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黄土湿陷

2025-02-07 21:39:52

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回答1：

(一)温陷性黄土的特征

(1)温陷性黄土的物质成分和结构

湿陷性黄土的颜色主要呈黄色或褐黄色、灰黄色，富含碳酸钙，具大孔隙，垂直节理发育;从物质成分上看，湿陷性黄土多以粉砂、细砂为主，含量一般为57%～72%，矿物成分以石英、长石、碳酸盐矿物、粘土矿物等为主。

湿陷性黄土在结构上由原生矿物单颗粒和集合体组成，集合体中包括集粒和凝块。高孔隙性是湿陷性黄土最重要的结构特征之一。孔隙类型有粒间孔隙、集粒间孔隙、集粒内孔隙、颗粒-集粒间孔隙等，孔隙大小多为1～0.002mm。

湿陷性黄土是干旱气候条件下风积作用的产物。形成初期土质疏松，靠颗粒的摩擦和粘粒与CaCO₃的粘结作用略有连接而保持架空状态，形成较松散的大孔和多孔结构。黄土孔隙率高，多在40%～50%之间，孔隙比为0.85～1.24，多数在1.0左右。

(2)湿陷性黄土的物理力学性质

1)低含水量:黄土天然含水量一般在7%～23%之间，但湿陷性黄土多数为11%～20%;密度为1.3～1.8g/cm³，干密度为1.24～1.47g/cm³;塑性较弱，塑性指数多为8～12，液限一般为26%～34%，多处于坚硬或硬塑状态;沿冲沟两侧和陡壁附近垂直节理发育;由于存在大孔隙，故透水性比较好，渗透系数一般为0.8～1.0m/d，而且具有明显的各向异性，垂直方向比水平方向的渗透系数大几倍甚至几十倍。

2)高孔隙性，中等压缩性:马兰黄土压缩系数一般为0.1～0.4MPa^-1，抗剪强度较高，内摩擦角一般为15°～25°，黏聚力为30～60kPa。但新近堆积的黄土土质松软，强度低，属中—高压缩性，压缩系数为0.1～0.7MPa^-1。

2.湿陷性黄土的危害

湿陷性黄土因其湿陷变形量大、速率快、变形不均匀等特征，往往使工程设施的地基产生大幅度的沉降或不均匀沉降，从而造成建筑物开裂、倾斜，甚至破坏。

(1)建筑物地基湿陷灾害

建筑物地基若为湿陷性黄土，在建筑物使用中因地表积水或管道、水池漏水而发生湿陷变形，加之建筑物的荷载作用更加重了黄土的湿陷程度，常表现为湿陷速度快和非均匀性，使建筑物地基产生不均匀沉陷，破坏了建筑基础的稳定性及上部结构的完整性。

例如西宁市南川锻件厂的数十栋楼房，因地基湿陷均遭到不同程度的破坏。1号楼在施工中受水浸湿，一夜之间建筑物两端相对沉降差达16cm，地下室尚未建成便被迫停建报废。厂区由于地下水位上升，造成大部分房屋因地基湿陷而破坏，其中最大沉降差达61.6cm，最大裂缝宽度达10cm。类似的例子在湿陷性黄土地区不胜枚举。

在湿陷黄土分布区，尤其是黄土斜坡地带，经常遇到黄土陷穴。这种陷穴常使工程建筑遭受破坏，如引起房屋下沉开裂、铁路路基下沉等。由于陷穴的存在，可使地表水大量潜入路基和边坡，严重者导致路基坍滑。由于地下暗穴不易被发现，经常在工程建筑物刚刚完工交付使用时突然发生倒塌事故。湿陷性黄土区铁路路基有时因暗穴而引起轨道悬空，造成行车事故。

为了保证建筑物基础的稳定性，常常需要花费大量的物力、财力对湿陷性黄土地基进行处理。如西安市建筑物黄土地基的处理费用一般占工程总费用的4%～8%，个别建筑场地甚至高达30%。

(2)渠道湿陷变形灾害

黄土分布区一般气候比较干燥，为了进行农田灌溉、城市和工矿企业供水，常修建引水工程。但是，由于某些地区黄土具有显著的自重湿陷性，因此水渠的渗漏常引起渠道的严重湿陷变形，导致渠道破坏。

在中国陇西和陕北黄土高原有不少渠道工程受到渠道自重湿陷变形的破坏。如甘肃省修建的一座堤灌工程，在引水灌溉十多年之后，有的地段下沉0.8～1m，不少分水闸、泄水闸和泵站等因湿陷而破坏，不得不投入资金多次重建(纪万斌等，1997)。

3.湿陷性黄土的防治措施

在湿陷性黄土地区，虽然因湿陷而引发的灾害较多，但只要能对湿陷变形特征与规律进行正确分析和评价，采取恰当的处理措施，湿陷便可以避免。

(1)防水措施

水的渗入是黄土湿陷的基本条件，因此，做到严格防水，湿陷事故是可以避免的。

防水措施是防止或减少建筑物地基受水浸湿而采取的措施。这类措施有平整场地，以保证地面排水通畅;做好室内地面防水设施、室外散水、排水沟，特别是开挖基坑时，要注意防止水的渗入;切实做到上下水道和暖气管道等用水设施不漏水等。

(2)地基处理措施

地基处理是对建筑物基础一定深度内的湿陷性黄土层进行加固处理或换填非湿陷性土，达到消除湿陷性、减小压缩性和提高承载能力的方法。在湿陷性黄土地区，通常采用的地基处理方法有重锤表层夯实(强夯)、垫层、挤密桩、灰土势层、顶浸水、土桩压实爆破、化学加固和桩基、非湿陷性土替换法等。

对于某些水工建筑物，防止地表水渗入几乎是不可能的，此时可以采用预浸法。如对渠道通过的湿陷性黄土地段预先放水，使之浸透水分而先期发生湿陷变形，然后通过夯实碾压再修筑渠道以达到设计要求，在重点地区或辅之以重锤夯实。

选择防治措施，应根据场地湿陷类型、湿陷等级、湿陷土层的厚度，结合建筑物的具体要求等综合考虑后来确定。对于弱湿陷性黄土地基，一般建筑物可采用防水措施或配合其他措施;重要建筑物除采用防水措施外，还需用重锤夯实或换土垫层等方法。对中等或强烈湿陷性黄土地基，则以地基处理为主，并配合必要的防水措施和结构措施。

(3)黄土陷穴的防治处理措施

在可能产生黄土陷穴的地带，应通过地面调查和探测，查明分布规律，并针对陷穴形成和发展的原因采取必要的预防措施。具体措施有:

1)设置排水系统，把地表水引至有防渗层的排水沟或截水沟，经由沟渠排泄到地基或路基范围以外。

2)夯实表土、铺填粘土等不透水层或在坡面种植草皮，增强地表的防渗性能。

3)平整坡面，减少地表水的汇聚和渗透。

对已有的黄土陷穴，可采用如下的措施进行处理:

1)对小而直的陷穴进行灌砂处理。

2)对洞身不大、但洞壁曲折起伏较大的洞穴和离路基中线或地基较远的小陷穴，可用水、粘土、砂制成的泥浆重复灌注。

3)对建筑基础下的陷穴一般采用明挖回填方式。

4)对较深的洞穴，要开挖导洞和竖井进行回填，由洞内向洞外回填密实。

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