論洛川黃土工程性質(zhì)與地基處理

文/ 張志猛 長安大學地質(zhì)工程與測繪學院 陜西西安　710021

論洛川黃土工程性質(zhì)與地基處理

文/ 張志猛 長安大學地質(zhì)工程與測繪學院 陜西西安710021

黃土形成的最主要原因是氣候干旱，其主要分布于大陸地區(qū)氣候干燥的中緯度地帶。洛川黃土是我國典型的黃土分布區(qū)，范圍廣，厚度大；濕陷性是洛川黃土的最主要的工程性質(zhì)，了解洛川黃土的工程性質(zhì)是對其進行地基處理的前提，對于該地區(qū)的工程設(shè)計與建設(shè)，維護人的生命與財產(chǎn)的安全具有十分重要的意義。

黃土；濕陷性；工程性質(zhì)；地基處理

一、引言

黃土指的是在干燥氣候條件下形成的多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，一般分為淺黃、灰黃與黃褐色。黃土的分布范圍十分廣泛，主要位于世界大陸氣候干旱的中緯度地區(qū)。我國是世界上黃土面積最廣、厚度最大的國家，地形發(fā)展也相當完善，有著世界上規(guī)模最大的黃土高原與黃土平原。

二、黃土的特性概述

黃土的特性主要有以下幾個方面：1.多孔性。黃土又被稱為大孔土，由于黃土主要是由極小的粉狀顆粒所組成，又位于氣候干旱的地區(qū)，所以彼此結(jié)合的不太緊密，容易形成孔隙和空洞。2.垂直節(jié)理發(fā)育。這是典型黃土所具有的普遍而特殊的性質(zhì)，主要是黃土在堆積加厚的過程中受到重力作用的結(jié)果。3.層理不明顯。黃土的組成物質(zhì)主要是塵土質(zhì)物質(zhì)，它在慢慢堆積的過程中，形成非常薄的層理，所以用肉眼觀察不明顯。4.透水性較強。這是黃土的多孔性和垂直節(jié)理發(fā)育的特征決定的。5.濕陷性。黃土濕陷的原因多種多樣，要綜合考慮其本身性質(zhì)與外在環(huán)境，了解其濕陷原因才能更好地進行工程建設(shè)。

我國黃土的主要分布地區(qū)之一是陜西的中部和北部，洛川縣隸屬陜西省延安市，洛川黃土是我國典型的黃土分布區(qū)，擁有洛川黃土國家地質(zhì)公園這一著名旅游景點。

洛川黃土的工程特性主要表現(xiàn)為以下幾點：第一，洛川黃土的濕陷系數(shù)隨著土樣重度的增加而降低；第二，洛川黃土的濕陷類型表現(xiàn)為土層越深，濕陷性越輕微，土層越淺，濕陷性越強烈；第三，從濕陷敏感度的角度來說，洛川黃土的濕陷敏感性較強；第四，按濕陷等級進行劃分，洛川黃土屬于濕陷嚴重地區(qū)。

究竟洛川黃土的濕陷性為何如此嚴重，我們要綜合分析其內(nèi)部和外部原因。洛川黃土濕陷性的內(nèi)因主要在于孔隙多，透水性強，因此很容易被水浸入，從而導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，失去穩(wěn)定性。其外部原因主要在于氣候的作用，尤其是風化和降雨的活動，經(jīng)過風化的作用，黃土呈顆粒狀堆積，彼此間結(jié)合的緊密度降低，再加上降雨，就極易發(fā)生沉陷。

三、黃土工程方法概述

鑒于洛川黃土濕陷性的工程特性和其產(chǎn)生的危害，在進行工程建設(shè)前，必須綜合考慮不同的地基土質(zhì)和周邊環(huán)境，因地制宜，采取合適的方式對地基進行處理，以加強其承重能力。主要有以下幾種方法：

（一）換土墊層法

該方法主要適用于土層淺的地區(qū)，針對土質(zhì)較軟或土質(zhì)不均的現(xiàn)狀，具體操作方法是將這些軟土和不均勻的土挖去后，填上那些強度和密度都比較高并且受水影響程度低的材料，形成墊層。這些材料主要包括碎石、礦渣、粉煤灰等。該方法的優(yōu)點在于可以節(jié)約成本，省時省力，屬于處理淺層地基的一種比較經(jīng)濟實用的方法。

（二）夯實法

這種方法需要借助一定的機器，通常為重錘，將重錘升到一定高度，通過其自由落體運動，對地面進行捶打，以減小黃土顆粒間的孔隙，加強土層的密度，提升地基的承重力。這種方法的優(yōu)點在于主要借助設(shè)備進行，可以節(jié)約勞動力成本；原理簡單，易操作，進程快，并且效果顯著。相比較而言也是一種十分簡便的方法。

（三）預(yù)浸水法

該方法是根據(jù)黃土濕陷性的原理而產(chǎn)生的，由于黃土的濕陷性是由于多孔的黃土經(jīng)過水的浸潤而造成的下沉，預(yù)浸水法實際上蘊含一種“先破后立”的思想。先將大量的水浸入黃土，待其完全濕陷后再采用其他方法進行處理。其好處在于先讓黃土達到濕陷的最高程度，免去了后續(xù)進程對黃土濕陷的擔憂，是一種充滿創(chuàng)新的方法。

（四）粉噴樁法

此種方法主要是利用土和固化劑間所產(chǎn)生的種種物理和化學反應(yīng)，使得土和固化劑相互融合，從而結(jié)合為一個整體。在土和固化劑的雙重作用下，減少黃土的孔隙度，增加其密度，減少水的浸潤作用，增強地基的承載力。

（五）擠密法

擠密法是指采用沉管、沖擊和爆破等擠土成孔，然后采用素土、灰土、粉煤灰等材料進行填實，形成土樁。它有很多種擠密方式，主要是根據(jù)材料的不同進行分類。擠密法通過擠孔使得原來的土層經(jīng)過壓力作用變得嚴實，再加上用材料將擠出的孔填實，形成樁。在樁和原來的土層的共同作用下，地基會變得夯實，從而達到工程預(yù)定的標準。

四、洛川黃土的地基處理

鑒于洛川地區(qū)的建筑主要為居民樓，大體可以分為高、中、低層三類。對于高層居民樓，由于洛川地區(qū)黃土濕陷嚴重，自重濕陷量大，因此要處理基層以下的全部濕陷土層，再加上濕陷土層厚，因此宜采用素土擠密樁和鋼筋混凝土擠密樁進行復(fù)合地基處理。對于中層居民樓，要進行部分濕陷量的消除，并且由于洛川黃土的自重濕陷性，對于濕陷量的處理不應(yīng)小于濕陷土層厚度的三分之二，宜采用碎石，灰土等混合材料擠密樁法。對于低層居民建筑，由于低層建筑的壓力相對較小，因此對于地基處理的厚度要求相對較低，宜進行整片處理，適合換土墊層法，既經(jīng)濟又方便。

總結(jié)：

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中西部各項建設(shè)的腳步也在加快，對于像洛川縣這種黃土遍布的地區(qū)，工程設(shè)計與施工的難度相當之大，如果不事先對其進行地基處理，很多工程便無法著手進行，對當?shù)氐陌l(fā)展形成阻礙。因此，我們首先要對黃土形成一個基本的認識，了解黃土的成因和特征，再通過對洛川黃土的針對性研究，發(fā)現(xiàn)它的工程特性——濕陷性，分析其原理和成因，最后根據(jù)洛川黃土的工程特性，針對不同的土層性質(zhì)進行不同方法的地基處理，以此保障工程施工的進行和安全性。

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