西安地区土质分析.docx

一、西安土质为黄土（沙质），属于湿陷性黄土湿陷 性黄土的主要特征为黄色为主要色调，含盐量较大，粉土颗 粒含量较多，具有大孔性，在天然剖面上有垂直节理土质 稳定性好，再没有遇到水的情况下，土质坚硬受水浸湿容 易湿陷，使建筑物大幅度沉降、倾斜而影响其安全和正常使 用湿陷性黄土是指黄土在一定压力作用下，受水浸湿后， 土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低 这种黄土一般来说质地均匀，属大孔隙土，具有中、高压缩 性，在天然含水情况下，受荷载作用即产生压缩变形，可自 重或非自重湿陷自重湿陷性黄土在上覆土层自重应力下受 水浸湿后，即发生湿陷；在自重应力下受水浸湿后不发生湿 陷，需要在自重应力和由外荷载引起的附加应力共同作用 下，受水浸湿才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土黄土产 生湿陷性的原因可以从多个不同的角度分析，先从它的形状 和构成来考虑湿陷性黄土主要分布在我国的西北地区，而 西北地区气候干燥，属于干旱或半干旱地区，在其形成初期， 季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱又 使水分不断蒸发于是土层中的水分散失水中所含的盐类， 如碳酸钙，硫酸钙等，在土粒表面上形成一种胶结物质，它 和土粒之间由分子引力形成的水膜共同构成一个胶结骨架。

胶结骨架起到了阻止土结构在自重应力作用下压密的作用， 从而使土中出现了很多肉眼可见的多孔隙结构这种孔隙结 构具有明显的强度，在一定条件下具有能保持土的原始基本 单元结构而形成不被破坏的能力，由于结构强度的存在，使 得湿陷性黄土的应力应变关系和强度特性表现出与其它土 类有明显不同的特点而且黄土由于胶结物的凝聚和结品作 用被牢固地粘结着，使其结构强度在未被破坏软化时，常表 现出压缩性低、强度高等特性但是，当这种孔隙结构被水 浸湿后水又溶解了里面的盐类，也就破坏了胶结骨架的结 构性，使土的强度大大降低，这时由于上部荷载或自重的作 用，土颗粒被挤进土结构大孔中，便出现了大量湿陷现象 由于受水浸湿这一特定条件的不确定性，湿陷性黄土地基 的湿陷特性对建筑物带来了不同程度的危害性，轻者使工程 结构产生裂缝或下沉，重者使结构物大幅度沉降、倾斜以致 影响其安全和使用对黄土湿陷性的判别用湿陷系数5值来 判定8 h - h' s h 0式中：h-土样的原始高度（m）;h -土样在无侧向膨胀条件下，在规定试验压力p的 作用下，压缩稳定后的高度（m）;h对在压力p作用下的土样进行浸水，到达湿陷稳 定后的土样高度（m）。

湿陷系数8为单位厚度的土层，由于浸水在规定压力下产生 的湿陷量，它表示了土样所代表黄土层的湿陷程度我国《湿 陷性黄土地区建筑规范》(GBJ 25-90 ) A按照国内各地的经 验采用6 =0.015作为湿陷性黄土的界限值，8 N0.015的定为 湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土湿陷性土层的厚度也是 用此界限值确定的一般认为6 <0.3为弱湿陷性黄土， 0.03<6 <0.07为中等湿陷性黄土，6 >0.07为强湿陷性黄土 黄土的湿陷系数6与试验时所受压力的大小有关，《湿陷性黄 土地区建筑规范》根据我国一般建筑物基底土的自重应力和 附加应力发生的范围规定，在用上述室内压缩试验确定6时， 浸水压力取值作如下规定：在基础底面下10m以内土层用 200kpa;10m 一下到非湿陷性黄土层顶面用上覆土层的饱和 自重y压力(当大于300kpa时仍用300kpa);但当基地压力 大于300kpa时，宜按实际压力测定湿陷性黄土地基湿陷系数类型的划分，《湿陷性黄土地区建 筑规范》用计算自重湿陷量A来划分这两种湿陷类型的地 基，A (cm)按下式计算：气广P0' 6* i =1式中"「根据我国建筑经验，因各地区土质而异的修正系数;6「第i层地基土样在压力值等于上覆土的饱和自重 应力时，试验测定的自重湿陷系数；x地基中第i层土的厚度； n-计算总厚度内的土层数。

当A >7cm时为自重湿陷性黄土地基，A <7cm时为非自重湿陷性黄土地基湿陷性黄土地基湿陷等级的判别《湿陷性黄土地区建筑规范》对地基总湿陷量A用下式计算:△二才阮h i=1式中：5 -第i层土的湿陷系数；h-第i层土的厚度；厂考虑地基土浸水机率、侧向挤出条件等因素的修正 系数从桩基设计的角度看，湿陷性黄土地层具有如下的工程特点：：（1） 大孔隙湿陷性黄土往往具有肉眼可见的大孔隙，其孔隙比一般在1.0 左右黄土在自重或一定荷载作用下受水浸湿，土体结构破 坏而发生附加下沉，导致桩身受到负摩阻力2） 含水率变化对承载力的影响黄土地层中的天然含水率状态及其在工程竣工后可能出现 的含水率状态是评价黄土特性特别是地基的抗震性的非常 重要的依据3） 振陷与湿陷特性已有研究成果表明，黄土可以在两种情况下发生类似液化的 现象一种是饱和黄土在静压力较低、动荷载较大，由动荷 引起黄土结构的迅速破坏导致孔压的迅速上升，或者由剩余 湿陷变形的迅速发展而发生液化现象另一种是干燥黄土， 当受较大动应力的剪揉作用而发生快速的结构破坏时，因黄 土的含水率低，粉颗粒彼此散开，并向大孔隙落入此时， 由于孔隙中的空气来不及排出，致使在份粒悬落过程的瞬 间，土的强度丧失，发生液化流动。

4）负摩阻力特性因为湿陷性黄土浸水后，桩侧不但正摩阻力完全消失，还会 由于湿陷过大沉降产生负摩阻力，该摩阻力将有桩尖土承 担已有的试验表明，中性点的位置在浸水过程中经历由浅 变深，然后随着地层的沉降稳定而趋于稳定的过程从地基处理技术出发，湿陷性黄土地基处理的目的是改善土 的性质和结构，减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的 发生，部分或全部消除它的湿陷性常用的处理湿陷性黄土地基的方法有灰土垫层、重锤夯实、 强夯、石灰桩、素土桩挤密法、浸水处理，可根据地基湿陷 类型、等级、结构物要求等条件选用二、锡林郭勒以草原荒漠化沙地为主常年风速很大，风蚀 作用很大对已修建的公路，风力作用于迎风面路基，经过 风力的不断侵蚀，路肩松散的沙土流失，导致路基坍塌和下 落昼夜温差大，路基路面日夜间温差的剧烈变化，加速了 路面的老化，缩短了路面的寿命这地区夏季降水多，冬季寒冷冬季沙地容易发生冻胀发 生冻胀的地区地下水位埋深在2m以内，冬季冻土深一般为 1.4-2.0之间沙区公路，冬季发生冻胀，路面龟裂，次年春 季因路面吸收阳光多，融化快，而路基深部未消融，引起热 传导不均，中间积水无法迅速下渗而翻浆，因而每年的冻胀 对公路造成极大损害。

衡量冻胀的指标为冻胀系数衡量冻 胀的指标 冻胀系数（或冻胀率）平均冻胀（在横断面方 向，路面全宽内的平均冻胀值）值，h与相应的冻结深度z的 比值，称为冻胀系数kf，kf值为综合反映冻胀性强弱的指标 在高地下水位地段，使用强冻胀性土的路基，冻胀系数可达 0.15〜0.20冻胀与翻浆是季节性冻土与多年冻土地区所特 有的公路病害，因而也是路基路面设计施工中必须着重考虑 的问题先谈风积沙风积沙的比表面很大，但无粘性（内聚力基本 为零），颗粒表面活性低，松散性强，级配差，保水性差， 但水稳性好风积沙组成主要为细沙、 土质细沙或含土细 沙，主要表现为天然状态松散、无黏性、毛细现象不发达 等特点用风积砂作为路基填料具有整体稳定性好、沉降量 小、水稳定性好等优点 风积沙中的化学成份以肉2、应2%，和C a O为主，其它成份较少此外，沙中易溶盐 含量很少，属非盐渍土类，p H值呈微碱性风积沙击实规 律表现为随着含水量增大，击实干密度先下降，再上升（呈 凹曲线），最大干密度出现在含水量接近零处或接近饱和处 风积沙的沉降变形一般在1 5 S以内即完成，且不产生徐 变，总沉降量很小，属低压缩性土，风积沙沉降量随荷载 的增加而呈指数形式变化。

风积沙的空隙比随沉降率增加呈 线型变化查有关研究资料表明，风积沙共振频率在2 5〜 5 5 H z之间，其值与沙的压实度、含水量和厚度等有关；在 其它条件变化不大时，共振频率随压实度提高而提高；在压 实度差别不大时，不同沙层厚度的共振动频率差异不大；在 较小的压实度条件下，共振频率随含水量增加而有增大的趋 势，但在含水量达到13 %以后，反而略有下降松散的风 积沙，无论含水量大小，均在3 5〜4 5 H z的激振频率处下 沉量最大但最大沉降量一般出现在干沙及含水量饱和时且 动载大小直接影响到压实效果，动载大，则压实效果好； 反之，动载小，则压实效果略差风积沙的压实，在有关物 理指标相近的条件下，取决于风积沙的含水量和施工工艺的 选择与控制，在含水量相对确定的条件下，施工工艺更是影 响压实度的重要因素为了使风积沙工程具有足够的强度和稳定 性，必须对 其进行击实试验以获得材料的最大干密度和最佳含水量，以 此来作为考察风积沙性能的重要指标因此，有必要对风积 沙的击实特性进行研究分析用干振法和饱水振动法确定风 积沙最大干密度风积沙在西部地区路用性能很可观取沙时以路基沿线 两侧就近取弃为原则，取沙以沙丘为主，弃沙以沙窝为主。

取沙宽度控制在路基两侧2 0 m范围内，并与平整度施工相结 合，取沙量较大时，宽度不超过路基两侧5 0 m的范围 路线两侧取沙深度与边坡的防护相结合，当沙坑深度小于1 m时，可将路堤边坡延伸至取沙坑底一并防护；深度大于1m 时，在路堤坡脚与取沙坑之间设置宽度大于3 m的护坡道，其 外侧边坡修成缓坡对填方高度小于1 m的流动沙丘路 段，需先将厚沙丘推平，并进行填前碾压，确保地表面以下3 0 cm范围内沙层的压实度达到94 %的要求风积沙填筑路 堤时，各分层中夹杂的黏土、树根等要及时清除对于同 时用风积沙和土作填料时，应避免将风积沙和土在同一层 中混合填筑；确需分层 间隔 填筑 时，用土填料累计压实厚度要大于5 0 c m这样可以 针对不同的填料性质，采取不同的最大干密度标准以便控制 工程质量.填挖方作业时，尽量以挖作填，减少弃方对因施 工作业及取弃沙等造成原地表植被破坏的部分，路基成型且 边坡整理后，采取柴草网格障蔽或黏土压盖措施，对新出 露的沙面及时防护，并撒播草籽，恢复植被此地区又属于季节性冻土地区，因此从秋季开始会有冻 胀与翻浆现象冻胀与翻浆是季节性冻土特有的公路病害， 因而也是路基路面设计施工中必须着重考虑的问题。

使用冻 胀性土的路段，当有水分供给时，在冬季负气温作用下，水 分连续向上聚流，在路基上部形成冰夹层、冰透镜体，导致 路面不均匀隆起，使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断的 现象，称为冻胀 使用冻胀性土的路段，在冬季负气温作 用下，水分连续向上聚流、冻结成冰，导致春融期间土基 含水过多，强度急剧降低，在行车作用下路面发生弹簧、裂 缝、鼓包、冒泥等现象，称为翻浆基上部迁移的数量，使 冻胀减弱，使翻浆的程度变小其形成过程是这样的：秋 季，是路基水的积聚时期由于降水或灌溉的影响，地面水 下渗，地下水位升高，使路基水分增多冬季气温下降，路 基上层的土开始冻结，路基下部土温仍较高水分在土体内， 由温度较高处向温度较低处移动，使路基上层水分增多，并 冻结成冰，使路面冻裂或隆起，发生冻胀春季或夏季，气 温逐渐回升，路基上层土首先融化，土基强度很快降低，承 载能力降低，在行车作用下形成翻浆以后天气渐暖，蒸发 量增大，冻层解冻，路基上层水分下渗，土变干，土基强度 逐渐恢复，这就是翻浆发展的全过程冻胀与翻浆都是在夏、 秋季地面水下渗或地下水位升高的基础上，在冬季负气温的 影响下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰 而形成。

冻胀发生在冬季，是路基上层显著聚冰的直接反映; 翻浆虽发生在春季，也是在冬季路基上层聚冰的基础上，化 冰时土基水分过多，强度急剧下降，并经行车作用而形成一般情况下，冻胀大的路段，土基聚冰多春融期水分多， 则翻浆较重；反之，冻胀小。