賈海亮

（山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002）

濕陷性黃土在天然干燥的狀態(tài)下具有較高的結構強度，可承受一定的荷重，變形量也較小。但被水浸濕后，在自重或外部荷載作用下,其結構迅速破壞，承載力急劇下降，產(chǎn)生濕陷變形，導致修筑在其上的建筑物（或構筑物）最終因地基沉降而破壞。由于我國各地黃土堆積環(huán)境、地理、地質(zhì)和氣候條件的不同，致使其在堆積厚度、土的物理和力學性質(zhì)等方面都有明顯的差異，如濕陷性具有自西向東和自北向南逐漸減弱的規(guī)律。

由于因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)β0的取值不同，在判定濕陷性黃土場地類型及地基的濕陷等級時，會得出不同的判定結論，因此，有必要研究這一系數(shù)對工程實際地質(zhì)情況產(chǎn)生的影響，以便于區(qū)別各地區(qū)黃土性質(zhì)的差別，因地制宜搞好工程建設，使其更符合實際情況。

1 《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）的相關規(guī)定[1]

1.1 濕陷性黃土場地的濕陷類型判定規(guī)定

濕陷性黃土場地的濕陷類型分為自重濕陷與非自重濕陷兩種類型。當濕陷性黃土地基或場地浸水后，沒有任何外部的附加荷載，僅在地基土的自重壓力作用下發(fā)生濕陷的，稱為自重濕陷性黃土場地；濕陷性黃土地基或場地沒有外部附加荷載的作用下浸水不發(fā)生濕陷，需要有一定的附加荷裁作用下浸水才能發(fā)生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土場地。濕陷性黃土場地的濕陷類型，應按自重濕陷量的實測值△’zs或計算值△zs判定，并應符合下列規(guī)定：

①當自重濕陷量的實測值或計算值小于或等于70 mm時，應定為非自重濕陷性黃土場地；

②當自重濕陷量的實測值或計算值大于70 mm時，應定為自重濕陷性黃土場地；

③當自重濕陷量的實測值和計算值出現(xiàn)矛盾時，應按自重濕陷量的實測值判定。

濕陷性黃土場地自重濕陷量的計算值△zs，按下式計算：

式中：δZSi——第i層土在上覆土的飽和（飽和度Sr＞0.85）自重壓力下的自重濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度，mm；

β0——因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)。隴西地區(qū)取1.5；隴東-陜北-晉西地區(qū)取1.2；關中地區(qū)取1.0；其他地區(qū)取0.5。

濕陷量的計算值△s，按下式計算：

式中:δSi——第i層土的濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度，mm；

β——考慮地基土的側(cè)向擠出和浸水機率等因素的修正系數(shù)?；紫?～5 m深度內(nèi)，計算時取1.5；基底下5～10 m深度內(nèi)，計算時取1.0。

1.2 規(guī)范規(guī)定的濕陷性黃土地基的濕陷等級判定

根據(jù)自重濕陷量的計算值與濕陷量的計算值等因素，對濕陷性黃土進行等級劃分,見表1。

表1 濕陷性黃土地基的濕陷等級

2 問題的提出及實驗方法

2.1 問題的提出

從以上規(guī)范的規(guī)定中，不難看出：自重濕陷量的實測值相對比計算值重要，同時，在系數(shù)β0選取上也有四種不同規(guī)定。那么，系數(shù)β0的選取究竟對濕陷性黃土場地類型及地基濕陷等級的判定有多大的影響呢？下面，就通過對比試驗來探究這個問題。

①采用室內(nèi)壓縮試驗確定各層黃土的濕陷系數(shù)，根據(jù)β0的不同取值（按照規(guī)范的規(guī)定，在山西地區(qū)系數(shù)β0可選取1.2或0.5）分別確定濕陷性黃土自重濕陷量的計算值和濕陷量的計算值，通過以上計算值的對比分析，來判斷β0取不同值時對黃土場地類型及地基濕陷等級的影響。

②采用現(xiàn)場試坑浸水試驗來確定自重濕陷量的實測值，并計算自重濕陷量的實測值與自重濕陷量計算值的比值，分析這一比值與不同β0值獲取的計算值對濕陷性黃土場地類型及地基濕陷等級判定結果的影響。

2.2 采用的實驗方法

室內(nèi)試驗所選取的黃土土樣按照標準取樣方法，沿探井深度方向按照2 m、4 m、6 m、8 m、10 m深度分別取樣。室內(nèi)壓縮試驗的規(guī)定壓力選擇：25 kPa 、50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa及自重壓力6組。加壓時每級壓力增量為25 kPa。試樣浸水前后的穩(wěn)定標準均為每小時的下沉量不大于0.01 mm。通過室內(nèi)壓縮試驗可以測定出不同厚度層黃土的濕陷系數(shù)及自重濕陷系數(shù)，分別代入濕陷量的計算值及自重濕陷量的計算值公式中，即可求出取樣點處的濕陷量計算值及自重濕陷量計算值。

現(xiàn)場試坑浸水試驗根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004的規(guī)定布置。試坑設置為直徑10 m的圓形?？由?.6 m，坑底鋪設厚100 mm的砂礫石層，并沿徑向?qū)ΨQ布置滲水孔8個?？變?nèi)充滿砂礫石。試坑內(nèi)共設置標尺13個，中心點1個，距中心點1 m、2 m、4 m處分別對稱設置4個。在進行現(xiàn)場浸水試驗前，對所有試驗地段均進行了釬探，排除了墓穴等干擾因素。通過現(xiàn)場試坑浸水試驗來確定研究地段自重濕陷量的實測值。布置圖見圖1。

圖1 現(xiàn)場試坑浸水試驗布置圖

3 工程實例及試驗數(shù)據(jù)

對比試驗的試驗地點選擇在山西禹門口提水東擴工程的PCCP管線上。工程所在地既經(jīng)過隴東-陜北-晉西地區(qū)又經(jīng)過山西-冀北地區(qū)（這一地區(qū)屬于其他地區(qū)），因此，β0值既可以選取1.2、又可以選取0.5。那么究竟應該選取哪一個值來進行計算和判斷較為合理呢？通過具體的實例來說明。

在48.8 km的工程沿線取樣49處，完成室內(nèi)壓縮試驗200余組，室外試坑浸水試驗兩組。表2、表3是對49處室內(nèi)試驗在選取不同β0值時所做的對比分析。

表2 β0值對濕陷性黃土濕陷等級判定的影響表

當β0分別取值1.2和0.5時，從工程48.8 km管道沿線的地基濕陷等級的判定結果可以看出：49處取樣點中共有27處的判定結果發(fā)生了變化，約占取樣總量的55%，可見β0取值不同對濕陷等級判定影響較大。

通過室外現(xiàn)場試坑浸水試驗，得到工程所在地的兩組自重濕陷量的實測值。其中，北莊村處為74.2 mm；東林陀村處為31 mm。實測值與計算值的判定結論見表4。

表4 同一試驗點室內(nèi)、外試驗判定的結論

4 試驗結果分析

1）由表2、表3得出：當β0取值1.2時，濕陷性相對較弱的非自重Ⅰ級及自重Ⅱ級所占比重為59.6%，濕陷性較強的自重Ⅲ級及自重Ⅳ級所占比重為40.4%；而當β0取值0.5時，濕陷性相對較弱的非自重Ⅰ級及自重Ⅱ級所占比重為90.8%，濕陷性較強的自重Ⅲ級及自重Ⅳ級所占比重為9.2%。因此，β0的不同取值對濕陷等級的判定影響是很大的，使用計算值來進行判定時，β0值的選取尤為重要。

2）從北莊村的室內(nèi)、室外判定結果來看，室內(nèi)試驗判定結論與現(xiàn)場試驗判定結論一致。這是由于北莊村自重濕陷量的實測值74.2 mm與室內(nèi)試驗計算值198.0 mm的比值為0.37，與β0的取值0.5較為接近，而規(guī)范本身考慮了這一誤差因素，因此判定結論一致。

3）從東林陀村的室內(nèi)、室外判定結果來看，室內(nèi)試驗判定結論與現(xiàn)場試驗判定結論不一致。這是由于東林陀村自重濕陷量的實測值31 mm與室內(nèi)試驗計算值221.8 mm的比值為0.14，與β0的取值0.5偏差較大，超出了規(guī)范本身對這一誤差因素的考慮，因此判定結論發(fā)生了不一致。

4）本工程中，如果使用室內(nèi)計算值來判定黃土場地類型及地基濕陷等級，β0的取值選用0.5相對較為合理。

5 結論

通過以上的分析，我們可以看到：土質(zhì)修正系數(shù)β0的合理選取對濕陷性黃土場地濕陷類型及地基的濕陷等級的判定起到非常關鍵的作用，而規(guī)范中規(guī)定的β0值與現(xiàn)場的實測值比較會存在一定的誤差，當誤差超出規(guī)范考慮的范圍時，對場地濕陷類型的判定就會產(chǎn)生不同的結論。因此，建議在工程比較重要的地區(qū)應增加室外試驗進行判定，以利于對場地濕陷類型的準確判定。

［1］羅宇生,文君,田春顯,等.濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范（GB50025-2004）［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004,17-19.