第五章、黄土的湿陷性

Chang’anUniversity编制人：邓龙胜单位：长安大学第五章黄土的湿陷性第五章1黄土湿陷的基本概念Chang’anUniversity邓龙胜2湿陷性黄土的测定试验3湿陷性黄土的评价4中国湿陷性黄土的工程地质分区5湿陷性黄土场地勘察一、基本概念湿陷性黄土（collapsibleloess):在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土；非湿陷性黄土（noncollapsibleloess):在一定压力下受水浸湿，无显著附加下沉的黄土自重湿陷性黄土（loesscollapsibleunderoverburdenpress):在上覆土的自重压力下受水浸湿，发生显著附加下沉的湿陷性黄土非自重湿陷性黄土（loessnoncolapsibleunderoverburdenpressure):在上覆土的自重压力下受水浸湿，不发生显著附加下沉的湿陷性黄土压缩变形（compressiondeformation):天然湿度和结构的黄土或其他土，在一定压力下所产生的下沉；湿陷变形（collapsedeformation):湿陷性黄土或具有湿陷性的其他土（如欠压实的素填土、杂填土等），在一定压力下，下沉稳定后，受水浸湿所产生的附加下沉；湿陷起始压力(lnitialcollapsepressure):湿陷性黄土浸水饱和，开始出现湿陷时的压力；湿陷系数(coefficientofcollapsibility):单位厚度的环刀试样，在一定压力下，下沉稳定后，试样浸水饱和所产生的附加下沉；自重湿陷系数（coefficientofcollapsibilityunderoverburdenpressure):单位厚度的环刀试样，在上覆土的饱和自重压力下，下沉稳定后，试样浸水饱和所产生的附加下沉。自重湿陷量的实测值（measuredcollapseunderoverburdenpressure):在湿陷性黄土场地，采用试坑浸水试验，全部湿陷性黄土层浸水饱和所产生的自重湿陷量；自重湿陷量的计算值（computedcollapseunderoverburdenpressure):采用室内压缩试验，根据不同深度的湿陷性黄土试样的湿陷系数，考虑场地条件计算而得的湿陷量的累计值；剩余湿陷量（remnantcollapse):将湿陷性黄土低级湿陷量的计算值，减去基底下拟处理土层的湿陷量1室内压缩试验二、湿陷性黄土的测定试验采用室内压缩试验测定黄土的湿陷系数δs、自重湿陷系数δzs和湿陷起始压力Psh，均应满足下列要求：土样的质量等级应为Ⅰ级不扰动样；环刀面积不应小于5000mm²，使用前应将环刀洗净风干，透水石应烘干冷却；加荷前，应将环刀试样保持天然湿度；试验浸水易用蒸馏水；试样浸水前和浸水后的稳定标准，应为每小时的下沉量不大于0.01mm主要仪器室内试验：杠杆式固结仪、天平、环刀、透水石等。现场试验：承压板、载荷设备、观测设备等。采用室内压缩试验测定黄土的湿陷系数δs其它要求：分级加荷至试样的规定压力，下沉稳定后，试样浸水饱和，附加下沉稳定，试验终止；在0-200kPa压力以内，每级增量易为50kPa；大于200kPa压力，每级增量易为100kPa；湿陷系数测定湿陷系数δs的试验压力，应自基础底面（如基底标高不确定时，自底面下1.5m）算起•基底下10m以内的土层应用200kPa，10m以下至非湿陷性黄土层顶面，应用其上覆土的饱和自重压力（当大于300kpa压力时，仍应用300kPa）；•当基底压力大于300kPa时，宜用实际压力；•对压缩性较高的新近堆积黄土，基底下5m以内的土层宜用100-150kPa压力，5-10m和10m以下至非湿陷性黄土层顶面，应分别用200kPa和上覆土的饱和自重压力采用室内压缩试验测定黄土的自重湿陷系数δzs其它要求：分级加荷至试样的上覆土的饱和自重压力，下沉稳定后，试样浸水饱和，附加下沉稳定，试验终止；试样上覆土的饱和密度自重湿陷系数采用室内压缩试验测定湿陷起始压力其它要求：可选用单线法压缩试验和双线法压缩试验在同一土样中所取环刀试样，其密度差值不得大于0.03g/cm3在0-150kPa压力以内，每级增量易为25-50kPa；大于150kPa压力，每级增量易为50-100kPa；单线法压缩试验不应少于5个环刀，均在天然湿度下分级加荷，分别加至不同的规定压力，下沉稳定后，各试样浸水饱和，分家下沉稳定，试验终止。2现场载荷试验测定湿陷性黄土的湿陷起始压力Psh，可采用单线法静载荷试验或双线法静载荷试验，并满足以下要求：承压板的底面积宜为0.5m²，试坑边长或直径应为承压板边长或直径的3倍，安装载荷试验设备时，应注意保持试验土层的天然湿度和原状结构，压板地面下宜用10-15mm厚粗砂、中砂找平；每级加压增量不宜大于25kPa，试验终止压力不应小于200kPa；每级加压后，按每隔15、15、15、15min各测读1次下沉量，以后没30min观测1次，当连续2h内，每1h的下沉量小于0.1mm时，认为稳定，可加下级荷载。绘制P-S曲线3现场试坑浸水试验现场试坑浸水试验确定自重湿陷量的实测值，并满足以下要求：试坑宜挖成圆（或方）形，其直径（或边长）不应小于湿陷性黄土层的厚度，并不应小于10m；试坑深度宜为0.5m，最深不应大于0.8m，坑底宜铺100mm厚的砂、砾石；在坑底中部及其它部位，应对称设置观测自重湿陷的深标点，设置深度及数量宜按各湿陷性黄土层顶面深度及分层数确定。试坑内的水头高度不宜小于300mm，在浸水过程中，应观测湿陷量、耗水量、浸湿范围和地面裂缝。试坑内停止浸水后，应继续观测不少于10d，且连续5d的平均下沉量不大于1mm/d，试验终止。1湿陷程度及类型三、湿陷性黄土评价黄土的湿陷性判定，应根据室内浸水压缩试验判定：当湿陷系数δs值小于0.015时，应定位非湿陷性黄土；当湿陷系数δs值等于或大于0.015时，应定位湿陷性黄土；湿陷性黄土的湿陷程度判定：当0.015≤δs≤0.03时，湿陷性轻微；当0.03≤δs≤0.07时，湿陷性中等；当0.07≤δs时，湿陷性强烈；湿陷性黄土场地的湿陷类型，应按自重湿陷量的实测值或计算值判定当自重湿陷量的实测值或计算值小于等于70mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地；当自重湿陷量的实测值或计算值大于70mm时，应定为自重湿陷性黄土场地；当自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时，应按自重湿陷量的实测值判定；湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算值，应表示为湿陷性黄土地基受水浸湿饱和，其湿陷量的计算值：湿陷量的计算值湿陷量的计算值的计算深度，应自基础底面（如基底标高不确定时，自地面下1.5m）算起；在非自重湿陷性黄土场地，累计至基底下10m（或地基压缩层）深度为止；在自重湿陷性黄土场地，累计至非湿陷性黄土层的顶面止。其中湿陷系数小于0.015(10m以下）的土层不累计湿陷性黄土的湿陷起始压力值确定方法：2湿陷等级的判定四、中国湿陷性黄土的工程地质分区自重湿陷弱敏感和强非自重湿陷区中等非自重湿陷区局部轻微非自重湿陷区轻微非自重湿陷区自重湿陷较敏感区自重湿陷强敏感区自重湿陷敏感区黄土高原黄土湿陷等级分区略图五、湿陷性黄土场地勘察建筑物分类各类建筑物的划分甲类①高度大于60m和14层及其14层以上体型复杂的建筑；②高度大于50m的构筑物；③高度大于100m的高耸结构；④特别重要的建筑；⑤地基受水浸湿可能性大的重要建筑；⑥对不均匀沉降有严格限制的建筑。乙类①高度24～60m的建筑；②高度30～50m的构筑物；③高度50～100m的高耸结构；④地基受水浸湿可能性较大的重要建筑；⑤地基受水浸湿可能性大的一般建筑。丙类除乙类以外的一般建筑和构筑物。丁类次要建筑。1湿陷性黄土地区建筑物等级划分2一般勘察内容和勘察阶段在湿陷性黄土场地进行岩体工程勘察应查明下列内容：黄土地层的时代、成因湿陷性黄土层的厚度湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力随深度的变化场地湿陷类型和地基湿陷等级的平面分布变形参数和承载力地下水等环境水的变化趋势其他工程地质条件。应结合建筑物的特点和设计要求，对场地、地基作出评价，就防治、降低、消除黄土湿陷性提出可行的措施建议勘察阶段可分为厂址选择或可行性研究、初步勘察、详细勘察三个阶段。各阶段的成果应符合各相应设计阶段的要求；对于场地面积不大，地质条件简单或有建筑经验的地区，可简化勘察阶段，但应符合初步勘察和详细勘察两个阶段的要求。对工程地质条件复杂或有特殊要求的建筑物，必要时应进行施工勘察或专门勘察。编制勘察工作纲要，应按下列条件和要求进行：不同的勘察阶段场地及附近已有的工程地质资料和地区建筑经验场地工程地质条件的复杂程度，特别是黄土地层的分布和湿陷性变化特点；工程规模，建筑物的类别、特点，设计和施工要求。对黄土工程性质的评价，宜采用室内试验和原位测试成果相结合的方法。对地下水位变化幅度较大或变化趋势不利的地段，应从初步勘察阶段开始进行地下水位动态的长期观测。取样：采取不扰动土样，必须保持其天然的湿度、密度和结构，并应符合Ⅰ级土样质量的要求。在探井中取样，竖向间距宜为1m，土样直径不宜小于120mm；在钻孔中取样，应严格按《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025－2004)附录D的要求执行。取土勘探点中，应有足够数量的探井，其数量应为取土勘探点总数的1/3～1/2，并不宜少于3个。探井的深度宜穿透湿陷性黄土层。勘探点使用完毕后，应立即用原土分层回填夯实，并不应小于该场地天然黄土的密度。3场地工程条件的复杂程度场地工程地质条件的复杂程度，可分为以下三类：简单场地：地形平缓，地貌、地层简单，场地湿陷类型单一，地基湿陷等级变化不大；中等复杂场地：地形起伏较大，地貌、地层较复杂，局部有不良地质现象发育，场地湿陷类型、地基湿陷等级变化较复杂；复杂场地：地形起伏很大，地貌、地层复杂，不良地质现象广泛发育，场地湿陷类型、地基湿陷等级分布复杂，地下水位变化幅度大或变化趋势不利。4工程地质测绘场地工程地质测绘除应符合一般要求外，还应包括：研究地形的起伏和地面水的积聚、排泄条件，调查洪水淹没范围及其规律性划分不同的地貌单元，确定其与黄土分布的关系，查明湿陷凹地、黄土溶洞、滑坡、崩坍、冲沟、泥石流及地裂缝等不良地质现象的分布、规模、发展趋势及其对建设的影响。划分黄土地层或判定新近堆积黄土调查地下水位的深度、季节性变化幅度、升降趋势及其与地表水体、灌溉情况和开采地下水强度的关系；调查既有建筑物的现状了解场内有无地下坑穴，如古墓、井、坑、地道、砂井等。5各勘察阶段的具体工作场址选择或可行性研究勘察阶段搜集拟建场地有关的工程地质、水文地质资料及地区的建筑经验；在搜集资料和研究的基础上进行现场调查，了解拟建场地的地形地貌和黄土层的地质时代、成因、厚度、湿陷性，有无影响场地稳定的不良地质现象和地质环境等问题对工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，应进行必要的工程地质测绘、勘察和试验等工作本阶段的勘察成果，应对拟建场地的稳定性和适宜性做出初步评价。初步勘察阶段初步查明场地内各土层的物理力学性质、场地湿陷类型、地基湿陷等级及其分布，预估地下水位的季节性变化幅度和升降的可能性；初步查明不良地质作用和地质环境等问题的成因、分布范围，对场地稳定性的影响程度及其发展趋势；当工程地质条件复杂，已有资料不符合要求时，应进行工程地质测绘，其比例尺可采用1:1000～1:5000。初步勘察阶段点、线、网的布置勘探线应按地貌单元的纵、横线方向布置，在微地貌变化较大的地段予以加密，在平缓地段可按网格布置。取土和原位测试的勘探点，应按地貌单元和控制性地段布置，其数量不得少于全部勘探点的1/2；勘探点的深度应根据湿陷性黄土层的厚度和地基压缩层深度的预估值确定，控制性勘探点应有一定数量的取土勘探点穿透湿陷性黄土层；对