第七章第七章 特殊土地基特殊土地基第一节湿陷性黄土主讲 翟聚云第一节 湿陷性黄土一、黄土及其分布 •黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松 堆积物颗粒成份以粉粒为主，颜色一般呈黄 色或褐黄色世界范围内的分布面积大约有 1300万平方公里 ，集中在干旱和半干旱地区 黄土在我国分布广泛，分布面积大约有63 万平方公里，其中具有湿陷性的约为27万平 方公里 •黄土按成因分为：原生黄土和次生黄土由风力堆积，又未经次生挠动，不具层理 的为原生黄土由风力以外的其他原因 而成，常具有层理或砾石、砂类层，称 为次生黄土 黄土在一定压力下受水浸湿后，结构迅速 破坏，这种性能称为湿陷性湿陷性是 黄土独特的工程地质性质第一节 湿陷性黄土• 我国现行《湿陷性黄土地区建筑规范》 将中国湿陷性黄土工程地质分为七区（ 其中又细分为十二个亚区），这七个区 是：Ⅰ—陇西地区，Ⅱ—陇东-陕北-晋 西地区，Ⅲ—关中地区，Ⅳ—山西-冀北 地区，Ⅴ—河南地区，Ⅵ—冀鲁地区， Ⅶ—边缘地区，规范并同时列出了各区 和亚区湿陷性黄土的物理性质指标和特 征描述（见所附的中国湿陷性黄土工程 地质分区略图及附表）• 二、黄土地层的划分 • 我国黄土的形成经历了地质时代中的整个第四纪时 期，按形成的年代可分为老黄土和新黄土 。
年代黄土名称成因备备注 全新 世 Q4近 期—新 黄 土新近堆 积积 黄 土次生黄 土以水成 为为 主一般有湿陷性，常具 有高压缩压缩 性早 期—一般湿 陷 性 黄 土一般具有湿陷性 晚更新世Q3马兰马兰 黄 土老 黄 土原生黄 土风风成 为为 主中更新世Q2离石黄土非湿陷 性 黄 土一般无湿陷性 早更新世Q1午城黄土• 三、湿陷性黄土组成及结构构造 • 1．颗粒组成及矿物成分 • 湿陷性黄土的颗粒组成以粉土颗粒为主 ，一般占总质量的60%以上而粉土中又 以0.01～0.05mm的粗粉粒为多，小于 0.005mm的粘粒含量较少，大于0.1mm的 细砂颗粒含量在5%以内，大于0.25mm的 中砂以上的颗粒则很少见到此外黄土 中还含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化 物等可溶盐类 • 黄土中粗颗粒的主要矿物成分是石英和长石，粘 土颗粒的主要成分是中等亲水性的伊里石，以及 一些水溶性盐类物质，这些盐类物质呈固态或半 固态分布在各种颗粒的表面粒径 地区砂粒 >0.05粉粒 0.05~0.005粘粒 <0.005陇西 陕北 关中 山西 豫西20～29 16～27 11～25 17～25 11～1858～72 59～74 52～64 55～65 53～668～14 12～22 19～24 18～20 19～26总体11～2952～748～26• 2．黄土的结构与构造 • 形成初期，季节性的少量雨水把松散的 粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不 断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中 的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触 点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结 物，形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状 大孔隙结构 黄土结构示意图黄土结构示意图 由于黄土是在干旱半干旱的气候条件下形 成的，随着干旱季节的来临，黄土因失 去大量水分而体积收缩，在土体中形成 许多竖向裂隙，使黄土具有了柱状构造 。
雨季来临，大气降水将黄土中的水溶性盐 类物质溶解并沿着土中的孔隙下渗，干 旱季节来临时土中的水分蒸发逃逸，溶 解的盐类物质在水分蒸发的同时于下渗 线附近重新结晶并残存下来 • 年复一年的淋滤使地表的土体因失去大 量碳酸钙类可溶盐物质而逐渐变红（不 溶性的铁、铝等元素含量相对增加的结 果），并使以碳酸钙为主的可溶性盐类 物质在下渗线不断富集并形成钙质结核 淋滤时间更长时就会在黄土中形成钙 质结核层结核构造是黄土的一个重要 构造特征 四、黄土的湿陷原因和影响因素 黄土发生湿陷的内在原因是黄土的结构特征和 其物质成分，外在的条件为水的浸湿随着含水量的减少土粒彼此靠近，颗粒间的分 子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大 这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力 ，阻止了土体在自重压密，从而形成以粗颗粒 为主体骨架的多孔隙结构• 由于胶结物的凝聚和结晶作用、共用结合水的 联结作用以及毛细作用、负孔隙水压力作用等 ，使黄土地基表现出较高的强度和抵抗压缩变 形的能力当黄土受水浸湿或在一定外部压力 作用下受水浸湿时，结合水膜增厚并楔入颗粒 之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中， 各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土 的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力 或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构 迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的 湿陷变形。
这就是黄土产生湿陷现象的内在过 程湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自 重湿陷性黄土两种前者是指在上覆 土自重压力下受水浸湿发生湿陷的湿 陷性黄土地基；后者是指只有在大于 上覆土自重压力下受水浸湿后才会发 生湿陷的湿陷性黄土地基五、湿陷性黄土地基的评价 多用室内浸水侧限压缩试验 1、湿陷系数：湿陷系数反映了黄土对水的敏感程度时,定为非湿陷性黄土时,定为湿陷性黄土 《黄土规范》规定，计算时压力p从基础底面（初堪 时从地面下1.5米）算起到其下10米内土层为 200KPa，10米以下至非失陷性土层顶面应用上覆 土的饱和自重压力（大于300用300）如基底压力大于300时，仍用实际压力判别 黄土的失陷性 2、湿陷起始压力和失陷起始含水量双线法测定湿陷起始压力双线法测定湿陷起始压力 黄土的湿陷量与所受压力有关，存在一个 压力界限，压力低于这个数值，黄土浸 水也不会湿陷，这个压力为湿陷其始压 力曲线上取 所对应的压力作为湿陷其始压力 黄土的湿陷其始含水量在外荷载或自重作 用下，受水浸湿开始出现湿陷现象时的 最低含水量3、湿陷类型和失陷等级 自重湿陷量的计算公式为：当 时应定为非自重湿陷性黄土 。
当 时应定为自重湿陷性黄土 －－因地区土质而异的修正系数－－表示第I层土层的饱和自重压力下的 湿陷系数，－－加压至土层的饱和自重压力下时 ，下沉稳定后的试样高度－－浸水饱和后土样下沉后的高度n－－计算厚度内湿陷土层的数目，从天然 地面算起（挖、填方较大时从设计地面算起） ，其中 的土层不计湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据基底下各土 层累计的总湿陷量和自重湿陷量的大小来确定 总湿陷量可按下式计算：---考虑黄土地基侧向挤出和浸水几率等因 素的修正系数无浸水几率取0，有浸水几率 ，基底下5米深度以内可取1.5,基底下5～10m 深度内，取β＝1，基底下10m以下至非湿陷性 黄土层顶面，自重湿陷性黄土场地按 －－第i层土的湿陷系数和厚度 计算时土层厚度自基底（初勘时从地面下 1.5m）算起；对非自重湿陷性黄土地基 ，累计算到其下5m，对自重湿陷性黄土 地基，根据地区经验确定其中 的土层不计例题湿陷湿陷类类类类型型计计计计算自重湿算自重湿陷量陷量△△zszs(mm(mm) )总总总总湿陷量湿陷量△△s s（（mmmm））非自重湿陷性非自重湿陷性 场场场场地地自重湿陷性自重湿陷性场场场场地地△△zszs≤70≤707070＜＜ △△zszs≤3≤3 5050△△zszs＞＞350350 △△s s≤300≤300ⅠⅠ（（轻轻轻轻微）微）ⅡⅡ（中等（中等 ））——300300＜＜△△s s≤700≤700ⅡⅡ（中等）（中等）* *ⅡⅡ（中等（中等 ）或）或ⅢⅢ （（严严严严重重 ））ⅢⅢ（（严严严严重）重）△△s s＞＞700700ⅡⅡ（中等）（中等）ⅢⅢ（（严严严严重重 ））ⅣⅣ（很（很严严严严重）重）湿陷性黄土地基的湿陷等级 六.失陷性黄土地基的勘察和工程措施 （一）失陷性黄土地基的勘察 1）查明黄土层的厚度和分布，测定各种物 理指标。
2）研究地形起伏与降水的积累和排泻情况 3）划分不同的地貌单元，查明不良地质现 象 4）调查访问，了解情况 5）调查邻近已有建筑物的现状、开裂及损 坏情况二）地基处理 针对湿陷性问题的主要措施有地基处理、 防水与结构措施三类地基处理的目的 是消除黄土的湿陷性，它又可分为全部 消除和部分消除两种防水措施是为了 防止雨水和其它来源的水渗入地基中 结构措施的作用是使建筑物有一定的适 应变性的能力，在建筑物因地基浸水出 现附加的不均匀沉降时 能减轻对结构的 损害 • 进行地基处理，以部分或全部消除建筑 物地基的湿陷性，并达到减小地基沉降 和提高地基承载力的目的 • 选择地基处理方法，应根据建筑物的类 别和湿陷性黄土的特性，并考虑施工设 备、施工进度、材料来源和当地环境等 因素，经技术经济综合分析比较后确定 湿陷性黄土地基常用的处理方法 • 黄土地区采用桩基础也相当普遍，包括 钢筋混凝土预制桩（打入、静压等）或 灌注桩（钻孔、挖孔、挤土成孔等） • （三） 防水措施 • 湿陷性黄土产生湿陷必须具备的外部条 件是地基土浸水，因此做好建筑物建设 期间的防排水工作并考虑其在使用期间 的防水措施无疑也可减少或避免地基的 浸水湿陷事故。
• （四） 结构措施 • 如果没有采用地基处理从根本上解决地 基的浸水湿陷问题时，在设计中应当采 取相应的结构措施，以利于抑制地基不 均匀沉降，减轻或避免上部结构的损坏 常见的结构措施有：选择适宜的结构 体系；采用有利于抗衡不均匀沉降的基 础型式（如片筏基础、交叉梁基础等） ；设置圈梁等以增强建筑物的整体刚度 ；预留适应沉降的净空等。