輕量土減重換填消減黃土濕陷的方法研究

米文靜，張愛軍，任文淵，楊 濤，黃綿松，劉宏泰

（1.西北農林科技大學 水利與建筑工程學院，陜西 楊凌 712100；2.商洛學院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學院，陜西 商洛 726000；3.北京首創(chuàng)股份有限公司，北京 100044；4.機械工業(yè)勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710000）

1 研究背景

濕陷是指在附加壓力和浸水到飽和共同作用下，土體產生除壓縮變形以外的附加變形的現(xiàn)象，黃土濕陷具有突發(fā)性、不連續(xù)性和不可逆性，是黃土最為典型的特征。濕陷對黃土地區(qū)工程建設危害巨大，會造成建筑物、構筑物基礎的大面積開裂、下陷，主體結構傾斜、倒塌等[1-4]。

黃土力學中采用濕陷量和自重濕陷量值評價場地的濕陷等級。《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》[5]要求，地基的濕陷處理程度取決于建筑場地的濕陷等級與建筑物的重要性，對于甲類建筑要全部消除地基的濕陷量，對于乙、丙類建筑要部分消除地基的濕陷量[6]。濕陷性黃土地基處理已開展了大量的研究與實踐，處理方法有墊層法、強夯法、擠密樁法、預浸水法等[7-9]。這些方法均是經過大量工程實踐驗證的有效方法，尤其是灰土擠密樁法非常成熟，被大量應用，但不適用于路基等線狀工程。

近年來，隨著我國城市化進程的加快，城市地表的硬化面積迅猛擴大，導致城市地表徑流量大幅度增加而積水災害頻發(fā)；混凝土的大面積使用也引發(fā)了城市熱島效應，給城市生態(tài)環(huán)境造成了較大的危害；同時，城市降雨大量排放也大大加劇了城市水資源的緊缺。為此，國家大力推動海綿城市建設工作。海綿城市建設是指通過加強城市規(guī)劃建設管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。

濕陷性黃土地區(qū)海綿城市建設中存在路面透水性和黃土路基濕陷性之間的矛盾，是濕陷性黃土地區(qū)海綿城市建設中的關鍵技術難題。現(xiàn)有的濕陷性黃土路基處理方法一般會阻斷水分下滲，使雨水資源得不到存儲和利用，且工程量較大、工期長、資金投入多，尚缺乏一種簡單易行、允許雨水下滲的自重濕陷性黃土路基處理方法。

本文基于黃土濕陷只有在浸水和上覆壓力共同作用才能產生，二者缺一不可的原理，以咸陽周陵自重濕陷性黃土為對象，在作者團隊前期研制的透水性與素土基本相當，密度在0.9～1.2 g/cm3之間，接近水的密度，強度較天然黃土高的輕量土[10]的基礎上，提出了利用輕量土減重換填消減黃土路基濕陷量，特別是消減自重濕陷量的方法，并通過離心模型試驗進行了驗證。該方法不考慮道路荷載，利用輕量土自重輕的特點，大大減小路基的自重應力從而可以在不阻斷水分入滲的情況下減小黃土濕陷量，且可使路基的透水性與天然黃土基本相當，具有“滲水、滯水、蓄水”的能力。在一定條件下可以滿足濕陷性黃土地區(qū)海綿城市建設的人行道與非機動車道透水道路建設的需要。

2 基于輕量土減重原理的濕陷性黃土路基處理方法

2.1 輕量土概況輕量土是1950年到1970年之間日本、歐美等國家開發(fā)的一種新型填筑材料。一般分為水泥發(fā)泡輕量土和素土加輕質材料混合輕量土。前者所用材料為水泥和發(fā)泡劑，形成的是含有封閉空泡的水泥凝固體，重量輕，最輕可以達到0.5 g/cm3，透水性較差。本文所用的輕量土屬于后者，是以EPS顆粒為輕質材料，與素土、水、棉稈纖維、砂及水泥混合而成。前期研究得出各摻入材料所占原料土的重量百分比范圍為：棉稈纖維0.4%～0.8%、水泥2%～4%、砂6%～12%、EPS顆粒1%～1.5%及水30%～50%[10]。

（1）本次輕量土配合比。以陜西省咸陽市周陵鎮(zhèn)的自重濕陷性黃土為原料土，采用正交試驗設計，以棉桿纖維、水泥、EPS 顆粒、砂的含量為影響因素，每個因素設置5個水平，進行了密度試驗、滲透試驗和無側限抗壓強度試驗，測定輕量土的密度、滲透系數(shù)和抗壓強度。試驗結果得到同時滿足輕質、承載力和透水性的最優(yōu)配合比為：棉桿纖維4 g/kg，水泥25 g/kg，EPS顆粒12 g/kg，砂120 g/kg，其余為土。最優(yōu)配合比下無側限抗壓強度為115 kPa左右，滲透系數(shù)為6.8×10-5cm/s，密度為1.114 g/cm3。

（2）輕量土特性。室內試驗測定了最優(yōu)配比下輕量土的齡期、材料含量對工程特性的影響。結果表明：（1）適當?shù)酿B(yǎng)護條件下，輕量土的密度不受齡期的影響，受材料含量影響的主次順序表現(xiàn)為EPS顆粒＞砂＞棉桿纖維＞水泥。（2）輕量土的抗壓強度隨著齡期的延長呈增大的趨勢，受材料含量影響的主次順序表現(xiàn)為水泥＞EPS顆粒＞砂＞棉桿纖維。（3）輕量土的滲透系數(shù)隨著齡期的延長呈減小的趨勢，受材料含量影響的主次順序表現(xiàn)為水泥＞砂＞EPS顆粒＞棉桿纖維。（4）持水性隨著養(yǎng)護時間延長而減小，在養(yǎng)護初期迅速下降，齡期到7天后逐漸趨于穩(wěn)定。

（3）輕量土工程造價。棉桿纖維取自農業(yè)廢棄的棉稈，價格低廉且有利于節(jié)約資源和保護環(huán)境，水泥、EPS 顆粒為普通材料，經測算，使用輕量土進行濕陷性黃土路基換填所產生的綜合費用約為127.15元/m3（按照陜西水利定額計算），較灰土稍高而大大低于灰土擠密樁，而灰土透水性極差，基本起到防滲的作用，不能滿足海綿城市建設透水、保水的要求。

2.2 輕量土減重換填方法描述

（1）減重換填原理。《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中，自重濕陷量計算公式如下所示：

式中：Δzs為自重濕陷量計算值，mm；δzsi為第i層土的自重濕陷系數(shù)；hi為第i層土的厚度，mm；β0為因地區(qū)土質而異的修正系數(shù)。

場地自重濕陷等級的判定依據(jù)為自重濕陷量Δzs，當Δzs>70 mm時，場地為自重濕陷性，當Δzs≤70 mm時，場地為非自重濕陷性。其中自重濕陷系數(shù)δzsi隨著自重壓力的減小而減小，因此Δzs也隨自重壓力的減小而減小。

本文依據(jù)Δzs的以上特性，提出的輕量土換填消減場地自重濕陷量的方法為：將道路穩(wěn)定層以下的原狀土換填一定深度，換填后，一方面輕量土換填層本身不濕陷，也就將換填層的黃土濕陷量減少為0；另一方面由于輕量土重量輕可減少底層黃土的上覆壓力，從而減小下臥黃土層的自重濕陷量。這樣換填后的自重濕陷量較原來值的差值可以用式（2）計算：

（2）試驗土樣與室內濕陷試驗。本文土樣取自陜西省咸陽市渭城區(qū)周陵鎮(zhèn)西石羊村南部，場地地貌單元為黃土臺塬，屬Ⅳ級自重濕陷性場地，濕陷性強烈。本次取樣深度為24 m，每2～3 m取1個25 cm×25 cm×25 cm原狀土樣。場地地層表面有0.5 m深度的耕植層，含大量植物根系，取土及換填時需要挖除。通過室內試驗表明15 m以下土層不再具有濕陷性，這里只列出了15 m以上土層的室內物理指標和濕陷試驗結果。各土層的基本物理性質指標見表1；各土層的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)、濕陷起始壓力等試驗結果見表2。

表1 土樣的基本物理性質指標

表2 黃土室內濕陷試驗結果

（3）換填計算。用密度為1.114 g/cm3的輕量土對自重濕陷性黃土場地頂層進行換填，換填厚度分別取1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0 m，計算換填層的自重壓力和累計自重壓力，因地區(qū)土質而異的修正系數(shù)β0取0.9，根據(jù)累計自重壓力查不同深度壓力-濕陷系數(shù)曲線，得出換填層的自重濕陷系數(shù)，計算各層自重濕陷量及自重濕陷總量，1.5 m 換填厚度計算結果見表3，不同厚度換填結果見表4，壓力與濕陷系數(shù)關系曲線見圖1。

（4）結果分析。根據(jù)表3，表4可知，場地自重濕陷量為400.23 mm，屬自重濕陷性黃土場地，且自重濕陷性土層主要分布在4～14.0 m，用密度為1.114 g/cm3的輕量土對場地原狀土換填1.5 m 深度后，場地的自重濕陷量由400.23 mm減小至309.24 mm，減小了22.73%，說明采用輕量土換填方法可以有效減小路基的自重濕陷量。當換填厚度增加至4.0 m時，場地的自重濕陷量減小了51.20%，但也未能完全消除場地的自重濕陷性。分析原因認為本場地自重濕陷土層厚度較大，濕陷性強烈，為Ⅳ級自重濕陷性場地，且表層濕陷量較小，淺層換填只能減小濕陷量而不能消除路基濕陷。說明該方法對于低等級自重濕陷場地，且自重濕陷土層分布在淺層時較為適用，而對于濕陷等級較高的場地，需要聯(lián)合其他濕陷性處理方法才能完全消除路基的濕陷性。

圖1 壓力與濕陷系數(shù)曲線

表3 輕量土換填厚度為1.5m時路基的自重濕陷量計算結果

表4 不同換填厚度路基自重濕陷量計算結果

當場地自重濕陷量相對較小，自重濕陷等級為Ⅱ級，且自重濕陷性土層分布在淺層處，輕量土減重換填消減黃土濕陷的效果較為明顯。以西安市石家街附近，Ⅱ級自重濕陷性場地為例，場地土樣基本物理性質指標見表5。場地表層為1.0 m厚的雜填土，取土及換填時需要挖除，黃土層起訖深度為1～12.0 m，自重濕陷土層主要分布在2～7.0 m。根據(jù)上述方法用密度為1.114 g/cm3的輕量土對自重濕陷性黃土場地雜填土以下黃土層進行換填，換填厚度為1.0 m時，場地的自重濕陷量由89.1 mm減小至32.4 mm，場地的自重濕陷性完全消除，換填計算結果見表6。

表5 西安石家街某場地土樣的基本物理性質指標

表6 西安石家街某場地輕量土換填厚度為1.0 m時的自重濕陷量計算結果

3 輕量土減重換填離心模型試驗

為了驗證方法的有效性，本文開展了換填前后黃土路基濕陷的離心模型試驗。離心模型試驗是通過對模型施加N倍的離心加速度，來補償原型因縮尺到原來的1/N而產生的自重損失，對研究重力和浸水共同作用下的黃土濕陷問題非常有效[11-14]。

3.1 模擬方法試驗采用黃土自重濕陷變形的多地層離心模型試驗方法。按照密度、含水率和土層類型將場地地層進行概化，從各地層中，選取密度、含水率與各地層均值最接近的土層作為模擬對象，制作模型，開展單線法離心模型濕陷試驗。

3.2 地層概化由地質勘察可知，場地地層自上而下為：Q4dl素填土，層厚0.5 m，黃褐色，堅硬，結構較松散，含少量植物根莖和生活垃圾，該層較薄，需要挖除；Q3eol黃土層，層厚10.4 m，褐黃～黃褐色，堅硬～硬塑，針孔及大孔較發(fā)育，偶見鈣質結核；Q3el古土壤，層厚2.5 m，紅褐色～棕紅色，堅硬，鈣質結核含量較多，局部富集成層；Q2eol老黃土層，層厚11.1 m，層底深度約24.0 m，褐黃～黃褐色，硬塑，針孔及大孔較發(fā)育，零星分布小鈣質結核，由于15 m附近以下土層不具有自重濕陷性，因此，利用離心模型試驗模擬15 m深度場地。按照土層類型將場地地層概化為3層，根據(jù)三種土層的密度、含水率均值，選取6 m處黃土作為Q3新黃土層的模擬對象，12 m處黃土作為古土壤層的模擬對象；14 m處黃土作為Q2老黃土的模擬對象。土樣模型分層情況見表7。

3.3 濕陷試驗方法離心模型濕陷試驗原理與室內濕陷試驗相同，也分為單線法和雙線法。單線法試驗能夠反映浸水入滲深度對場地自重濕陷的影響，其原理較接近人行道與非機動車道路基受力和濕陷的實際過程，本文采用單線法離心模型試驗研究土體換填前后的濕陷變形情況。將30 cm高度的原狀土樣模型和輕量土換填1.5 m模型分別安裝在離心機上旋轉到50g的離心加速度，待壓縮變形穩(wěn)定后浸水飽和。試驗過程中分別測定模型的壓縮變形和總沉降變形，最后分別求取原狀土樣模型和輕量土換填1.5 m模型的濕陷變形，將模型的濕陷變形乘以模型率N=50 即為換填前后的自重濕陷量，進而驗證換填減濕陷量效果。試驗內容見表8。

表7 土樣模型分層情況

表8 試驗內容

3.4 試驗設備及測量儀器本次試驗在清華大學50g-t土工離心試驗機上完成，離心機采用不等臂的梁式設計，最大離心加速度為250g。試驗采用的模型箱凈空尺寸為50 cm×35 cm×20 cm，模型箱一側為5.8 cm厚的有機玻璃板，其余均為鋁合金板，模型箱底盤安裝兩根木條，浸水時形成排水通道，木條上安置透水板和土工布。

模型的位移場采用非接觸量測系統(tǒng)測定，攝像裝置設置在離心機掛斗一側，試驗過程中，攝像系統(tǒng)通過有機玻璃板拍攝照片和視頻，記錄模型土體的變化，圖像精度達亞像素級。試驗結束后，采用清華大學開發(fā)的GIPSv3.4軟件對圖像上的位移標志點進行分析，測定模型土體在不同離心加速度下的時空位移。

3.5 模型設計和制作輕量土換填1.5 m模型的原狀土部分與原狀土樣模型的制作方法相同。先將選定的原狀土樣按照預定的尺寸切削平整，然后按照場地順序將模型土樣疊合整齊，其中，輕量土換填模型將提前預制好的輕量土層放置在Q3原狀土層上，把疊好的模型放置在模型箱的中間位置，長邊側貼緊有機玻璃板，兩側用相同含水率、密度、土層類型的重塑土分層壓實填充，每層不超過2 cm。

土樣模型裝好后，在模型與有機玻璃板接觸的一側貼一層白色的濕紙巾，將提前制好的泡沫標志點用大頭針嵌入模型中，使模型量測區(qū)域形成白色與棕色的色彩差，便于追蹤模型標志點的位移變化。模型浸水飽和時，水分通過透水板上的孔洞均勻滲入模型內，直至充分飽和。制作好的輕量土換填1.5 m模型土層分布及厚度見圖2，其中，模型高度為30 cm，左側為土樣模型裝入模型箱照片，右側為安設標志點后照片。

圖2 輕量土換填1.5 m模型

圖3 模型加載時程變化曲線

4 試驗結果分析

4.1 模型時程特征試驗以5g為步長，50g離心加速度下，待壓縮變形穩(wěn)定后浸水飽和。模型為實際場地縮尺50倍，取50g離心加速度下的沉降變形代表場地的總變形。

每60 s拍攝一次圖像記錄模型土體位移變化，沉降變形隨時間變化過程見圖3。由于換填后模型土樣的結構強度和排水條件發(fā)生了變化，因此，原狀和換填模型的變形穩(wěn)定所需時間存在差異。

由圖3可知，隨著時間的增加，原狀樣模型和輕量土換填1.5 m模型的沉降發(fā)展速率一致，均經歷了緩慢—較快—緩慢的過程變化，且壓縮變形穩(wěn)定的歷時一致，均為38 min，但浸水后，模型沉降變形穩(wěn)定的歷時不同，50g離心加速度下，輕量土換填1.5 m模型比原狀樣模型先達到變形穩(wěn)定狀態(tài)，輕量土換填1.5 m模型需65 min，原狀樣模型需76 min，且同級離心加速度下，換填模型的沉降變形量始終小于原狀樣模型。

4.2 原狀樣模型變形特性模型在垂直方向設置12排，水平方向設置8列，總計96個位移標志點，通過圖像采集軟件獲得模型在不同離心加速度下的變形過程。其中，頂層標志點的位移代表場地的總變形，各排標志點的位移代表分層變形情況，反映變形隨深度變化的情況。

（1）壓縮變形特性。將模型在頂排、2、4、6、8、10排的位移標志點，在50g離心加速度下的壓縮變形值繪圖4（a）。由圖4（a）可知，左側變形量大于右側，這是邊界的影響，應采用中部標志點均值代表土樣的變形。

圖4 50g離心加速度下的壓縮變形

將模型中部第1至8列的位移標志點，在50g離心加速度下的壓縮變形值繪圖4（b），由圖4（b）可知，模型的壓縮變形隨著深度的增加而減小，Q3土層表現(xiàn)出較大的壓縮性，古土壤層次之，Q2土層強度較大，壓縮性較小。模型壓縮變形均值為2.83 mm，按相似律N=50換算，場地的壓縮變形值為141.50 mm。

（2）浸水沉降變形特性。飽和過程中，由于浸水增濕使部分標志點嵌入土體，無法追蹤位移變化。將模型在50g離心加速度下，可識別的各列標志點沉降變形情況繪圖5。由圖5可知：50g離心加速度下，浸水沉降變形隨著深度的增加逐漸減小，模型20 cm 深度內的沉降變形占總沉降的50%以上。

（3）濕陷變形特性。試驗采用單線法離心模型試驗，將原狀樣模型在一定離心加速度下的沉降變形值減去壓縮變形值，即得到該離心加速度下的濕陷變形。圖6為模型第1至8列的位移標志點在離心加速度為50g時的濕陷變形情況，由圖6可知：隨著深度的增加，土層的濕陷變形逐漸減小，且深度小于20 cm時，濕陷變形減小緩慢，當深度大于20 cm時，濕陷變形急劇減小。究其原因是20.8 cm以下為濕陷性較弱的古土壤和Q2黃土，以上為濕陷性較強的Q3黃土，說明土層性質對黃土濕陷性影響最為顯著。

圖5 50g離心加速度時原狀樣模型各列標志點浸水沉降變形

圖6 50g離心加速度時原狀樣模型各列標志點濕陷變形

按照模型比尺1/50，折算得到原場地自重濕陷量隨深度變化情況如圖7所示，由圖7可知，場地的濕陷變形隨深度增加，整體呈減小的趨勢變化。場地4.5 m以上深度，自重濕陷量較大，且隨著深度增加，自重濕陷量小幅度增加；4.5 m～13 m，隨著深度增加，自重濕陷量逐漸減小；13 m以下深度不具有自重濕陷性。模型在50g離心加速時的濕陷變形均值為12.63 mm，按相似律N=50換算，可得該場地的自重濕陷量為631.53 mm。

4.3 輕量土換填1.5m模型變形特性 輕量土換填1.5 m模型設置15 排、8 列位移標志點，以下逐一分析模型3、5、7、9、11排和各列位移標志在50g離心加速度下的壓縮變形、沉降變形和濕陷變形情況。

（1）壓縮變形特性。輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下各列標志點壓縮變形見圖8。由圖8可見，模型各列標志點的壓縮變形隨深度的增加逐漸減小，且相同深度處標志點的壓縮變形值較為接近，說明土層壓縮變形均勻。輕量土換填1.5 m模型的壓縮變形均值為2.51 mm，按相似律換算，輕量土換填1.5 m場地的壓縮變形值為125.50 mm。

（2）浸水沉降變形特性。輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下各列標志點浸水沉降變形見圖9，由圖9可見，隨著深度的增加，模型的沉降變形整體呈減小的趨勢變化，沉降變形在12 cm深度內變化較小，在12 cm深度以下，逐漸減小。

（3）濕陷變形特性。輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下各排標志點濕陷變形見圖10，由圖10可見，輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下，各土層濕陷變形均勻，與模型的沉降變形規(guī)律相似。

圖9 50g時輕量土換填1.5m模型各列標志點浸水沉降變形

圖10 50g時輕量土換填1.5m模型各排標志點濕陷變形

輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下各列標志點濕陷變形見圖11，由圖11可見，隨著深度的增加，輕量土換填1.5 m模型的濕陷變形逐漸減小，當深度小于10 cm時，濕陷變形變化減小，當深度大于10 cm時，濕陷變形隨深度增加，快速減小。輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速度下濕陷變形為9.72 mm。

圖11 50g離心加速度時輕量土換填1.5m模型各列標志點濕陷變形

圖12 換填道路場地深度與濕陷變形關系

圖13 沉降變形與離心加速度的關系

換填場地自重濕陷量隨深度變化情況如圖12所示，由圖12可知，輕量土換填1.5 m場地的濕陷變形隨深度增加整體呈減小的趨勢變化。場地6 m以上深度，自重濕陷量較大，且隨著深度增加，自重濕陷量稍有增大，6 m以下深度，隨著深度增加，自重濕陷量呈線性減小。輕量土換填1.5 m模型在50g離心加速時的濕陷變形均值為9.72 mm，按相似律換算，可得經換填1.5 m，場地的自重濕陷量為486.00 mm。

4.4 基于輕量土減重換填的離心模型試驗方法論證

（1）輕量土減重換填效果論證。將原狀樣模型與輕量土換1.5 m模型在各級離心加速度下沉降變形情況繪圖13，由圖13可見，①輕量土換填1.5 m模型比原狀樣模型的壓縮變形小0.32 mm，因為輕量土換填減小了上覆壓力，使壓縮變形量略有減小；②浸水飽和后，50g離心加速度下，輕量土換填1.5 m模型比原狀樣模型的濕陷變形小2.91 mm，說明輕量土減重換填可以減小場地的自重濕陷量，該方法對減小黃土場地的自重濕陷性有效。同時，由于本場地為IV 級自重濕陷性場地，濕陷性強烈，換填法不能完全消除濕陷性；當場地自重濕陷等級為Ⅱ級，且濕陷土層分布在上部，本方法將可以消除道路場地的自重濕陷性，下一步我們將對本方法的適用范圍開展研究。

表9 換填與不換填兩種情況的濕陷變形量對比

表10 兩種方法得到的換填后路基自重濕陷量的減小比例對比

（2）離心模型試驗方案驗證。換填與不換填兩種情況的濕陷變形量對比見表9，室內試驗計算和離心模型試驗得到的換填前后濕陷量對比見表10。由表9、10可知，室內試驗得到道路場地的自重濕陷量為400.23 mm，通過減重換填計算可知，用密度為1.114 g/cm3的輕量土換填1.5 m 原狀土層后，道路場地自重濕陷量減小至309.24 mm，減小了22.73%；離心模型試驗得到的原道路場地自重濕陷量為631.53 mm，用密度為1.114 g/cm3的輕量土換填1.5 m道路場地的自重濕陷量為486.00 mm，減小了23.04%。離心模型試驗與室內試驗換填計算結果相近。證明輕量土換填可以有效減小路基的自重濕陷量。

（3）離心模型試驗方案驗證。《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》規(guī)定咸陽市的地區(qū)修正系數(shù)β0值為0.9，而本次離心模型試驗測得的自重濕陷量與室內試驗值之比得出的地區(qū)修正系數(shù)β0值為1.58，兩者相差較大。分析認為黃土規(guī)范主要依據(jù)咸陽塬下渭河低階地場地的浸水試驗得出，規(guī)范規(guī)定的地區(qū)修正系數(shù)只適合于渭河低階地場地。而本試驗土樣取自咸陽塬上，為渭河的四級階地，離心模型試驗得到的地區(qū)修正系數(shù)β0=1.58反映了塬上高階地場地的黃土濕陷特性，該值可為咸陽北塬區(qū)工程建設參考。

5 結論

（1）咸陽市周陵鎮(zhèn)自重濕陷性黃土的離心模型試驗得到，該場地的地區(qū)修正系數(shù)β0值為1.58。該值比黃土規(guī)范規(guī)定的0.90（關中地區(qū)）更適合咸陽北塬區(qū)場地，可供關中高階地黃土塬區(qū)的地區(qū)修正系數(shù)取值參考。

（2）黃土濕陷是浸水與上覆壓力共同作用的結果，二者缺一不可。濕陷性黃土地區(qū)海綿城市人行道與非機動車透水道路建設中要求雨水入滲，路基浸水不可避免。輕量土減重換填方法在路基浸水不可避免的情況下，通過有效減少上覆壓力而減小場地的濕陷量，從原理上看一定是有效的。依據(jù)室內濕陷試驗結果，計算得出換填1.5 m后道路場地自重濕陷量減小了22.73%；依據(jù)離心模型試驗得到，換填1.5 m后場地自重濕陷量減小了23.04%，證明利用輕量土減重換填的方法能夠有效消減黃土道路場地的自重濕陷量。

（3）對于自重濕陷等級為Ⅱ級，自重濕陷土層分布在淺層的自重濕陷性黃土場地，輕量土換填的方法能夠有效消除其自重濕陷性。