濕陷系數和溶濾變形及溶陷系數在工程中的應用

寇曉嵐 金 睿

(中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710032)

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濕陷系數和溶濾變形及溶陷系數在工程中的應用

寇曉嵐 金 睿

(中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710032)

從濕陷系數、溶濾變形系數及溶陷系數的概念出發，分析了引起黃土與鹽漬土變形的成因機理，探討了各參數的適用范圍、試驗流程及計算方法，論述了三個指標間的聯系和區別，以便在今后的工作中能夠清晰明了的選擇正確的試驗方法。

黃土，鹽漬土，濕陷系數，溶濾變形系數，溶陷系數

1 概述

濕陷系數、溶濾變形系數、溶陷系數看似相同，實則它們的概念完全不同，為了避免產生混淆，在此作以解釋說明，以便試驗人員選擇正確的試驗方法進行試驗。

濕陷系數：單位厚度土樣在規定的壓力作用下受水侵蝕后所產生的濕陷量。

溶濾變形系數：是濕陷變形的繼續。指在附加荷載及水長期滲透侵蝕下，鹽類溶解物沉淀以及土中孔隙被進一步壓密而產生的垂直變形。

溶陷系數：單位厚度土樣在規定的壓力作用下受水溶陷后所產生的溶陷量。

濕陷系數、溶濾變形系數主要用來測定黃土的濕陷性，是測定黃土濕陷性的重要指標，而溶陷系數主要用來測定易溶鹽類土的溶陷性，是測定鹽漬土溶陷量的一個重要參數。

2 成因及機理

2.1 黃土

黃土在其形成過程中，因大地氣候干燥，土中水分持續蒸發，水中所含的碳酸鈣、硫酸鈣等鹽類溶解物沉積下來，形成比較緊密的膠結物；同時土顆粒間的分子引力、薄膜水和毛細水形成相互聯結，使得土顆粒之間具有抵抗位移的能力，阻止土的骨架在自重壓力作用下發生壓密(固結)的可能，從而形成大孔隙、多孔隙結構。在水的作用下，水分子浸入顆粒之間，破壞薄膜連接，并逐步溶解鹽類，引起水膜變厚，使得土體的抗剪強度顯著降低，在外力和自重的作用下，土的結構逐步破壞，顆粒向大孔中滑動，骨架擠進，從而發生濕陷。所以黃土本身的物質成分(指顆粒組成、礦物成分和化學成分)和其結構即大孔性和多孔性是黃土發生濕陷的內因，而水和壓力是黃土濕陷的外因。

測定黃土濕陷特性的參數有：濕陷系數、自重濕陷系數、濕陷起始壓力、溶濾變形系數。

2.2 鹽漬土

GB/T 50942—2014鹽漬土地區建筑技術規范規定易溶鹽含量不小于0.3%且小于20%，并具有溶陷或鹽脹等工程特性的土為鹽漬土。

通常土是由三相組成：固相(礦物顆粒和有機質)、液相(水溶液)和氣相(空氣)。鹽漬土的三相體與常規土不同，其固體除土的顆粒外，還有結晶鹽，當含水率較小易溶鹽含量較大時，液體部分常為飽和鹽溶液；當含水量較大易溶鹽含量較小時，液體為非飽和溶液。在溫度變化和有足夠多的水侵入鹽漬土的條件下，結晶的易溶鹽將會被溶解為液體，填充氣體孔隙，此時鹽漬土的三相體即變為二相體。在三相體變為二相體的過程中，通常會發生土的結構破壞和土體的變形即溶陷，進而對工程帶來危害。鹽漬土的工程特性主要為：溶陷性、鹽脹性和腐蝕性。

測定鹽漬土溶陷性的參數是溶陷系數。溶陷系數是測定鹽漬土地基溶陷量的一個重要參數。

3 濕陷系數、溶濾變形系數、溶陷系數試驗依據及計算方法

3.1 濕陷系數

濕陷系數是評價黃土濕陷性的一個重要力學參數，一般通過室內黃土濕陷試驗直接測出。依據GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范，黃土濕陷試驗(雙線法)中試驗步驟進行。試樣變形穩定標準為每小時不大于0.01 mm。

濕陷系數按式(1)計算：

δs=Δh2=(h1-h2)/h0

(1)

其中，h1為保持天然含水率和結構的試樣，加壓至一定壓力下沉穩定后的高度,mm；h2為上述加壓穩定后的土樣在浸水作用下，下沉穩定后的高度,mm；h0為土樣的初始高度,mm。

3.2 溶濾變形系數

溶濾變形系數是水工建筑物施工和運用階段所要求的濕陷性指標。一般在實際荷重下進行試驗，浸水后長期滲透求得溶濾變形。

溶濾變形是黃土濕陷變形的繼續，溶濾變形系數實則是在測定濕陷系數后，提高判別穩定標準，即測定土體內鹽分在水中長期溶濾后引起的剩余濕陷變形量。GB/T 50123—1999土工試驗方法標準中規定溶濾變形穩定標準為每3 d變形量不大于0.01 mm。

溶濾變形系數應按式(2)計算：

δwt=Δh3= (h2-h3)/h0

(2)

其中,δwt為溶濾變形系數;h3為在某級壓力下，長期滲透而引起的溶濾變形穩定后的試樣高度，mm。

3.3 溶陷系數

溶陷系數主要是指單位厚度的鹽漬土的溶陷量。室內雙線法測定溶陷系數的試驗步驟同測濕陷系數的試驗步驟完全相同；依據GB/T 50942—2014鹽漬土地區建筑技術規范附錄D中鹽漬土溶陷系數室內試驗方法中規定，溶陷變形穩定標準為變形量每小時不大于0.01 mm。

溶陷系數按式(3)計算：

(3)

其中，δrx為溶陷系數；h0為鹽漬土不擾動土樣的原始高度；

4 結語

濕陷系數、溶濾變形系數、溶陷系數三者之間有區別也有聯系，現就以下幾方面加以闡述。

4.1 成因和機理

從產生成因和機理看，用濕陷系數和溶濾變形系數測定的濕陷是黃土在水和力的作用下，土顆粒向孔隙中滑動的過程，而溶陷系數測定的溶陷是鹽漬土在水和溫度的變化時易溶鹽被溶解的過程。

4.2 試驗方法的異同

溶濾變形是濕陷變形的繼續，溶濾變形系數是在濕陷系數的基礎上，測得長時間浸水作用對土的濕陷影響，所以它的穩定標準從濕陷系數的每小時變形不大于0.01 mm提高為3 d不大于0.01 mm，且計算公式有區別，應引起重視。

溶陷系數與濕陷系數試驗步驟及計算方法按規范標準可以說是完全相同的(包括變形穩定標準均為每小時變形不大于0.01 mm，但在成因和概念上有區別。

4.3 適用范圍

濕陷系數和溶濾變形系數這兩個參數適用黃土類土，且溶濾系數適用測定長期緩慢的受水侵蝕如水工建筑物地基等。溶陷系數適用于鹽漬土。

4.4 判定程度不同

根據濕陷系數的大小可將黃土的濕陷程度分為下列三類：

1)當濕陷系數0.015≤δs≤0.03，為濕陷性輕微；2)當濕陷系數0.03<δs≤0.07，為濕陷性中等;3)當濕陷性系數δs>0.07，為濕陷性強烈。

根據溶陷系數的大小可將鹽漬土的溶陷程度分為下列三類：

1)當溶陷系數0.01<δrx≤0.03時，溶陷性輕微；2)當溶陷系數0.03<δrx≤0.05時，溶陷性中等；3)當溶陷系數δrx>0.05時，溶陷性強。

通過以上對濕陷系數、溶濾變形系數、溶陷系數的探討，便于大家能明確地根據不同地區、不同類別土質、不同建筑物的要求，選擇適宜的試驗方法，進而為巖土工程提供適用可靠的試驗資料。

[1] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2] GB/T 50123—1999，土工試驗方法標準[S].

[3] GB/T 50942—2014，鹽漬土地區建筑技術規范[S].

[4] 錢鴻縉，王繼唐.濕陷性黃土地基[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

The application of collapsibility coefficient and lixiviation deformation and karst collapse coefficient in engineering

Kou Xiaolan Jin Rui

(NorthwestElectricPowerDesignInstitute,ChinaPowerEngineeringConsultingGroupLimitedCompany,Xi’an710032,China)

From the concept of collapsibility coefficient, lixiviation deformation coefficient and karst collapse coefficient, this paper analyzed the causes and mechanism caused by loess and saline soil deformation, discussed the application scope, test procedure and calculation method of each parameter, discussed the relation and difference between the three indexes, in order to clearly selected the correct test method in future work.

loess, saline soil, collapsibility coefficient, lixiviation deformation coefficient, karst collapse coefficient

2016-11-27

寇曉嵐(1972- )，女，高級工程師； 金 睿(1962- )，男，高級工程師

1009-6825(2017)04-0069-02

TU431

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