兰州、陇西及陇东地区黄土的性质与湿陷性特征总结

　　摘要：根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004，参考我院完成的众多兰州、陇西黄土塬及陇东黄土塬地区的勘察报告，通过统计这些地区的大量土工试验资料，总结湿陷性黄土的物理性质及其湿陷性特点。
　　关键词：黄土，湿陷性黄土，湿陷起始压力
　　一、黄土的主要工程性质
　　1、黄土是第四纪干旱及半干旱气候条件下风积而成的一种特殊沉积物。颜色多呈淡黄、灰黄色或褐黄色。粉粒(0.075～0.005毫米)含量常超过一半以上，兰州及以北及陇西地区甚至达60～70％，且其中主要是0.05～0.01毫米的粗粉粒；砂粒(＞0.075毫米)含量较少，一般只有百分之几，且其中主要的是0.1～0.05毫米的粉砂；粘粒(＜0.005毫米)含量较小，兰州及兰州以北、陇西地区黄土的粘粒含量一般为10～15％，陇东地区一般为15～25％。
　　2、陇西黄土塬、兰州地区高阶地及兰州以北场地的黄土含水量小，一般仅为8%～20％，陇东地区，兰州低阶地次生黄土区，含水量一般为15%～30％；陇西及兰州地区黄土孔隙比大，一般在1.0左右，陇东地区黄土孔隙比一般在0.90左右。此外，河谷低阶地的次生黄土因受水流搬运重新沉积等作用影响，其一般具有层理，局部含非黄土夹层，湿陷性相比原生黄土较小，且一般为非自重湿陷，差异大，孔隙比一般为0.9～1.1，差异较大。
　　3、黄土在天然含水量时，呈坚硬或硬塑状态，陇西及兰州高阶地地区黄土具有中等的强度和中等偏高的压缩性，遇水浸湿后，在自重作用下也会发生剧烈而大量的湿陷性变形土体强度也随之迅速降低；陇东地区黄土具有中等偏高的强度和中等偏低的压缩性。
　　二、黄土的湿陷性特征
　　黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的，称为湿陷性黄土。否则，称为非湿陷性黄土。根据对兰州、陇西、陇东地区的黄土试验数据统计，黄土的湿陷性有以下特点：
　　1、黄土形成年代愈久，湿陷性越小甚至不具湿陷性。反之，形成年代愈短，其特性相反。
　　2、黄土的孔隙率、孔隙比愈大，土质越松散，湿陷性越强烈，反之，湿陷性越小；通过大量试验资料统计，陇西及兰州地区的黄土，e＜0.85，一般则不具湿陷性。如下图所示，随意取兰州、陇西、陇东等12个工程场地内2～10m范围内的孔隙比与对应的湿陷系数（每个数据均为6个土样平均值）做散点图如下：
　　
　　在含水量较小的高阶地、黄土塬及黄土丘陵等原生黄土及及暂时性流水作用形成的洪积、坡积黄土均具有的大孔隙性，且可溶盐未充分溶滤，故均具有较大的湿陷性。而含水量较大的低阶地黄土、河谷平原地区等次生黄土一般湿陷性较小或无湿陷性；黄土的湿陷性随其天然含水量的增加而减弱。
　　3、受风力搬运影响，兰州以北西，兰州高阶地场地的黄土粉粒含量较高，粉粒含量愈高，则粒间孔隙大，胶结物含量较少，成薄膜状包围颗粒，粒间连结脆弱，因而湿陷性愈强。而陇东地区的黄土粉粒含量较低，粘粒含量较高，黄土中粘粒的含量愈多，其一般均匀分布在骨架颗粒之间，则具有较大的胶结作用，土的湿陷性愈弱。根据大量勘察资料统计，在含水少的情况下，塑性指数大于12.5的黄土，湿陷性通常很微弱或没有；塑性指数小于10.0时，黄土湿陷性则很明显。如下图所示，随意取兰州、陇西、陇东等12个工程场地内2～10m范围内的塑性指数及对应的湿陷系数试验数据（每个数据均为6个土样平均值）做散点图如下：
　　
　　三、黄土的湿陷起始压力
　　黄土的湿陷量是压力的函数，实际上存在着一个压力界限值，压力低于这个数值，黄土即使浸了水也只产生压缩变形，而不会出现湿陷现象，这个界限值称为湿陷起始压力。湿陷起始压力小于上覆饱和自重压力的土层，即为自重湿陷性黄土，反之为非自重湿陷性黄土。
　　不同地区黄土的湿陷起始压力一般具有以下特点：
　　1、粘粒含量愈多，天然含水率越大，密实度愈高(孔隙比愈小)，黄土的湿陷起始压力就越大，兰州高阶地、陇西地区及兰州以北的黄土，粘粒含量都较小，其塑性指数一般在8～10之间。
　　2、黄土埋藏较深时，土的含水率较大，压密度较高，故湿陷起始压力较大。
　　3、不同湿陷类型的土层分布深度，可以从湿陷起始压力分布曲线与饱和自重压力分布曲线在不同深度的对比求得，例如甘肃陇东南部分地区深度0～4m范围内土为非自重湿陷性黄土，4～8m范围内土层才具自重湿陷性。因此，在地表小面积浸水条件下，可不考虑其场地的自重湿陷性。而兰州地区高阶地、兰州以北及陇西地区20米范围内的黄土一般均具自重湿陷性黄土，湿陷起始压力小于上覆饱和土自重压力。因此，这些自重湿陷性场地，除非大深度开挖，否则，研究起使压力的意义不大。
　　4、对于陇东南部分场地的非自重湿陷性黄土场地，当建筑物荷重不大时，可适当加大基础底面积，控制基底压力不超过土的湿陷起始压力，则地基土即使受水浸湿也不致产生湿陷变形，因而可不采取处理措施。对非自重湿陷性黄土地基，如果在地基的某一深度以下，作用在土体上的饱和自重压力与附加压力之和小于土的湿陷起始压力时，则这一深度以下受水浸润时将不致产生湿陷。所以当处理全部湿陷性较困难的非自重湿陷性黄土场地，可利用基底以下各土层的湿陷起始压力与饱和自重压力＋附加压力分布曲线对比，决该工程场地需处理湿陷性黄土层的厚度。