影响黄土湿陷性的因素研究

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【摘要】 黄土是我国西北地区分布范围较为广阔的一种土质，具有湿陷性等特点。本文通过含水量、干密度、压力变化因素，对黄土进行湿陷性研究，得到黄土湿陷系数与浸水含水量、初始含水量、干密度、压力的相关关系，可作为今后工程实践参考。

【关键词】黄土；湿陷性；影响因素

【分类号】：P642.131

一、含水量对黄土湿陷性的影响

含水量对黄土湿陷性的影响分为两个方面，一是浸水含水量，二是初始含水量，这两种含水量的变化，将导致黄土呈现不同的湿陷性。

1、浸水含水量

根据黄土湿陷时的浸水含水量Wt，将黄土的湿陷分为充分湿陷、不充分湿陷和剩余湿陷。充分湿陷是指黄土湿陷时的浸水含水量等于饱和含水量Wsat时的湿陷，湿陷系数用 表示。不充分湿陷是指黄土湿陷时的浸水含水量小于饱和含水量时的湿陷，不充分湿陷系数用 表示。剩余湿陷是指当黄土经不充分湿陷后再浸水饱和时所产生的湿陷，剩余湿陷系数用 表示。根据以上三种湿陷的定义，有如下表达式：

（1）不充分湿陷

不充分湿陷系数 可以根据压缩变形系数 利用“双线法”求得，即若以某一初始含水量W0黄土试样为基准，则不同浸水含水量试样在同一压力下压缩变形系数与该初始含水量黄土试样压缩变形系数之差即为该样的不充分湿陷系数。浸水含水量与不充分湿陷系数基本呈直线正相关关系。

（2）剩余湿陷

剩余湿陷系数 可用公式 求出，浸水含水量与剩余湿陷系数基本呈直线负相关关系。

（3）浸水含水量变化对黄土湿陷性评价的影响

浸水含水量的变化是指发生在建筑物建成之后，由于地下水位上升或地面渗水，致使地基土含水量增加，产生湿陷变形。如某建筑地基为非自重湿陷性黄土，天然含水量为22%，因个别管道漏水，致使地基含水量上升到26%，产生不充分湿陷变形，湿陷系数为0.016，造成建筑物破坏。但事故后地基土仍具有湿陷性，其剩余湿陷系数为0.042，仍然属于中等湿陷性质。

2、初始含水量

黄土的初始含水量W0对黄土的湿陷性有显著的影响，初始含水量与充分湿陷系数呈直线负相关关系，即随初始含水量的增大，湿陷系数有明显的降低。黄土初始含水量的变化将会改变黄土的工程性质，导致黄土湿陷性强化或退化。黄土初始含水量变化的原因有自然因素（勘察时间不同等）和人为因素（农业灌溉等）。如西宁某厂，在同一深度取土，因为勘察季节不同，初始含水量由原来的14.8%增加，到20.5%，增值虽然只有5.7%，然而地基性质却发生了很大的改变，湿陷系数由0.113锐降为0.005。这样原来属于强烈湿陷的地基，变为不具湿陷性的一般地基。又如某工程场地部分地段原为菜地，因灌溉影响使该地段一定深度范围内土的含水量增高，相应的湿陷系数较低，根据勘察时土的天然含水量情况来评价黄土的湿陷性，灌溉地段的分级湿陷量比非灌溉地段低。但考虑到该场地已被征用，当停止灌溉后土的含水量将由于蒸发而降低，湿陷性会有所捉高。如果含水量从26%左右降低到99%左右，土的湿陷系数将从0.037～0.061提高到0.070～0.080。

二、压力对黄土湿陷性的影响

随着压力开始逐渐增大，湿陷系数随之增大，当压力增至某一值时，湿陷系数达到最大值，之后湿陷系数随压力的增加而逐渐减小。

1、湿陷起始压力

对湿陷起始压力的定义，我国比较一致的看法是：黄土受水浸湿后，若作用其上的压力不大时，土只是由于结构联结减弱而产生压密变形，当压力达到某一定值时，土的结构开始破坏，变形速度和数量剧增，产生湿陷变形，此时的压力即为湿陷起始压力Psh，但严格来说，并不存在发生湿陷变形的起始压力，即使是在很小的压力作用下，湿陷性黄土在浸水后，也有可能产生一定的湿陷变形。

2、湿陷终止压力

当压力超过湿陷峰值压力后，湿陷系数不再递增反而逐渐减小。当压力达到足够大时，湿陷系数将降低到小于0.015，以至趋近于零，即失去了湿陷性。湿陷系数 =0.15时所对应的压力Pt可定义为湿陷终止压力。只有当压力超过湿陷起始压力而又不大于湿陷终止压力时浸水才可能产生 ≥0.015的湿陷变形。

为使地基不产生湿陷，就可以根据湿陷起始压力Psh和湿陷终止压力Pt来调整基底压力，使其小于Psh或大于Pt，这样，地基不必处理，也不必进行防湿陷措施。一般用增加基底面积的办法，可使基底压力小于Psh。对于加层建筑或主楼与群楼接触部位易产生应力集中的高低层混合型建筑，基底压力则可能大于Pt。如西安地区有两个厂房采用增加基底面积的设计方法，基础放在天然土层上，地基虽被水浸湿达10d之久，其沉降差最大才1‰。

三、干密度对黄土湿陷性的影响

黄土的多孔性是引起黄土产生湿陷现象的原因之一，因此反映土结构的密度指标干密度ρd对黄土的湿陷性起着制约作用。在试验条件（初始含水量、浸水含水量、压力）相同的情况下，干密度与湿陷系数基本上呈线性负相关，即随着干密度的增大，湿陷系数逐渐减小。

当干密度达到某一值时，湿陷系数将降低到小于0.015，即不具湿陷性。因此可把湿陷系数 =0.015时所对应的干密度定义为湿陷终止干密度。只有当土样的干密度小于湿陷终止干密度时才可能产生 ≥0.015的湿陷变形。因此通过增加土的干密度（增密）可以降低其湿陷性。在工程上运用强夯法将地基土层夯压密实，提高土层干密度至大于地基土的湿陷终止干密度，便可消除其湿陷性。

四、黄土湿陷性与含水量、压力及干密度的综合关系

为了得到各影响因素与湿陷系数之间的相关关系，对试验数据进行回归分析，即以浸水含水量与初始含水量的差值ΔW以及干密度ρd为自变量，以湿陷系数 为因变量，用多元线性逐步回归方法进行统计分析，并对其进行显著性检验，经分析表明，对湿陷系数的正影响因素为含水量增量ΔW，负影响因素为干密度ρd，且含水量增量影响最大，干密度ρd次之。

五、结束语

综上所述，对于同一地区来说，显著影响黄土湿陷性的因素是含水量、压力和于密度。黄土的不充分湿陷与其浸水含水量呈正相关关系，黄土的充分湿陷与其初始含水量呈负相关关系，干密度与湿陷系数基本上呈线性负相关。通过对各影响因素进行综合分析，可知黄土湿陷性的正影响因素为含水量增量，负影响因素为干密度，且含水量增量影响最大。

参考文献：

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