湿陷性黄土地基判定与检验

湿陷性黄土地基评定与检验

一、湿陷性黄土的特征

一、黄土的特征

黄土一般具有以下特征，当缺少其中一项或几项特征的称为黄土状土。

1、颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色；

2、颗粒组成以粉粒（粒径0.05~0.005mm）为主，含量一般在60%以上，粒径大于0.25mm的甚为少见；

3、有肉眼可见的大孔，孔隙比一般在1.0左右；

4、富含碳酸盐类，垂直节理发育。

黄土分布地区年平均降雨量在250~600mm之间，年降雨量小于250mm的地区，黄土很少出现，主要为沙漠和戈壁。年降雨量大于750mm的地区，也基本没有黄土。依据《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》，我国湿陷性黄土主要分布在32°-47°之间， 34°-35°之间最为发育，而以黄土高原区的黄土分布最为集中，黄土沉积最为典型。黄土高原的范围是太行山以西、日月山以东、秦岭以北、长城以南，包括青海、宁夏、陕西、河南等省区的一部分或大部分，总面积达35.85万平方公里。

二、湿陷性黄土的物理性质

1、颗粒组成

表1湿陷性黄土的颗粒组成（%）

粒径（mm）
砂粒（＞0.05）	粉粒（0.05~0.005）	黏粒（＜＝0.005
11~29	52~74	8~26

2、孔隙比：变化在0.85~1.24之间，大多数在1.0~1.1之间。孔隙比是影响黄土湿陷性的主要指标之一。е＜0.86时，一般不具湿陷性或湿陷性很弱。

3、天然含水量：黄土的天然含水量与湿陷性关系密切。当ω＞24%时，一般不具湿陷性。

4、饱和度：饱和度愈小，黄土湿陷系数愈大。当Sr＞75%时，黄土已不具湿陷性。

5、液限：是决定黄土性质的另一个重要指标。当ωL＞30%时，黄土的湿陷性一般较弱。

三、黄土的湿陷性评价

1、湿陷变形

湿陷性黄土在一定压力下，下沉稳定后浸水饱和所产生的附加下沉量，湿陷变形是在充分浸水饱和情况下产生的，它的大小除了与土本身密度和结构性有关外，主要取决于土的初始含水量和浸水饱和时的作用压力。

2、初始含水量

湿陷性黄土在进行湿陷性试验时浸水增湿前的含水量。初始含水量较低的湿陷性黄土，其湿陷变形相对较大。

3、湿陷系数

单位厚度的土样所产生的湿陷变形，以小数表示。

4、湿陷压力

产生湿陷变形时所作用的压力。

测定湿陷系数的试验压力，应自基础底面（如基底标高不确定时，应自地面下1.5m）算起，10m以内的土层应采用200kPa，10m以下至非湿陷性土层顶面，应采用其上覆土的饱和自重压力（当大于300kPa时，仍采用300kPa）。当基底压力大于300 kPa时，宜采用实际压力。

5、湿陷黄土试验结果判定

1）依据《公路土工试验规程》释义手册

表21- B  黄土湿陷性与非湿陷性的划分

名   称	相对湿陷系数δs
非湿陷性黄土	δs﹤0.015
湿陷性黄土	δs≥0.015

   表21- C 湿陷性黄土湿陷作用强烈程度的划分

湿陷作用强烈程度	湿陷系数
弱湿陷性	δs≤0.03
中等湿陷性	0.03＜δs≤0.07
强湿陷性	δs＞0.07

  表21-D 自重湿陷性黄土与非自重湿陷性黄土划分

名  称	自重湿陷系数δzs
非自重湿陷性黄土	δzs＜0.015
自重湿陷性黄土	δzs≥0.015

2）依据《公路路基设计规范》

表7.9.4-1 湿陷性黄土地基的湿陷等级

湿陷类型		非自重湿陷性场地	自重湿陷性场地
计算自重湿陷量△zs(mm)		△zs<70	70<△zs≤350	△zs>350
总沉陷量 △s(mm)	△s<300	Ⅰ(轻微)	Ⅱ（中等）	—
	300<△s≤600	Ⅱ（中等）	Ⅱ（中等）或Ⅲ（严重）	Ⅲ（严重）
	△s>600	—	Ⅲ（严重）	Ⅳ（很严重）

注：当300mm<△s<500mm，70mm<△zs<300mm时，定为Ⅱ级；当500 mm≤△s≤600 mm，300 mm≤△zs≤350 mm时，定为Ⅲ级。

二、湿陷性黄土地基冲击碾压检测、评价

一、试验段

一）冲压前原地面检测、试验与评价

1、清表后，应检测原地面高程（检测样本应不少于20个）；

2、检验项目、内容、频率及要求：

1）地基土的液塑限取代表性土样一处、易溶盐取代表性地点一处（1m深度内分层取样）、最大干密度和最佳含水量取代表性试样一处（20cm~80cm范围内）；

2）取1处代表性试样分层检测土的天然密度（含水量），分层为清表以下20cm、50cm、80cm；

3）取1处分层检测土的湿陷系数，分层为清表以下20cm、50cm、80cm；

4）随机取6处检测地基承载力（采用轻型动力触探仪）；

5）结果评价：将原地面检验结果汇总列表示出。

二）冲击碾压过程中及碾压过后的检验

1、冲击碾压10遍、15遍、20遍、30遍后，分别检测整平后地面高程（检测样本应不少于20个，且与清表后原地面测点吻合）；

2、冲击碾压10遍、15遍、20遍、30遍后随机取6处，分层检验土的密度、含水量（分层为清表以下20cm、50cm、80cm）；

3、冲击碾压20遍、30遍后取代表性位置2处，分别检验湿陷性系数（分层为清表以下20cm、50cm、80cm）；

4、冲击碾压分别在10遍、15遍、20遍、30遍后，随机取6处，进行地基承载力检测（采用轻型动力触探仪）；

5、按不同冲击碾压遍数，将检验结果列表示出，得出以下曲线：

1）冲压遍数与沉降量关系曲线

2）冲压遍数与压实度关系曲线

3）冲压遍数与贯入量关系曲线

4）干密度与湿陷系数关系曲线

三）试验段结论：达到设计要求湿陷性指标和压实度的最优冲击碾压遍数；合适的冲击碾压工艺；合适的质量检验方法和合理的质量控制标准。

二、施工常规检验

1、冲击碾压前，在作业段中（300~500m）取代表性土样1处，测定土的液塑限（确定土名）、最大干密度和最佳含水量；

2、冲击碾压完成后，随机取6处，分层检测压实度（清表以下20cm、50cm、80cm），相邻位置做地基承载力检测（采用轻型动力触探仪）6处（测深90cm）；取1处，分层检测湿陷性系数（清表以下20cm、50cm、80cm）；

3、每个作业段完成后，应评定分层压实度（或贯入值）和湿陷系数是否符合设计要求。

三、湿陷性黄土地基强夯处治检测与评价

一、试验段

一）强夯前准备工作

1、根据设计提供的典型地质路段，选定400~800m2的试验区（明示区域界限）；

2、清表、整平，检测地面高程（每个分区检测样本应不少于20个）；

3、根据强夯机械性能，第一、二遍选择不同的单点夯锤与落距组合实施夯击，不同组合夯击的施工区域应图示清晰；

二）检测参数及频率

强夯处理前应准确确定原状土检测点位和强夯处理后的检测点位，强夯处理后检测点位必须位于第一遍夯击点中心且不能与处理前检测点位重合。

1、强夯处理前

1）取代表性试样1处检测最大干密度和最佳含水量和液塑限，土层有变化时增加检测频率；在该点地表1m内按易溶盐取样规则分层取样检测易溶盐；

2）取1处位置按不同深度取原状土检测天然密度（密实度）、天然含水量、湿陷性系数（分层取样，竖向间距为1m）；

3）检测地基承载力直至穿透黄土层；

2、强夯处理后

1）满夯夯击完成并整平后，检测地面高程（每个分区检测样本应不少于20个，且与清表后原地面测点吻合）；

2）在选定点位不同深度处检测密度（含水量）、湿陷性系数（分层取样，竖向间距为1m）；

3）在选定点位不同深度检测地基承载力；

三）试验段结论

1、不同夯击区域选定的锤重、落距、夯击能；

2、不同试验区域一、二、三遍平均夯击次数及满夯后平均沉降量；

3、强夯前后的试验检测数据汇总分析，按设计要求处理深度和标准对强夯加固效果进行判定，确定达到要求湿陷处理深度时的合理夯击能、最佳夯击数、夯沉量、密实度和承载力。（汇总表可参照附表格式）

二、施工常规检验

强夯处理前应准确确定原状土检测点位和强夯处理后的检测点位，强夯处理后检测点位必须位于第一遍夯击点中心且不能与处理前检测点位重合。

1、强夯施工前

1）在施工区域检测整平后地面高程，检测样本应不少于20个；

2）取代表性试样1处检测最大干密度、最佳含水量和液塑限，土层有变化时增加检测频率；在该点地表1m内按易溶盐取样规则分层取样检测易溶盐；

3）在施工区域取1处位置按不同深度取原状土检测天然密度（密实度）、天然含水量（分层取样，竖向间距为1m），必要时检测地基湿陷系数；

4）检测地基承载力直至穿透黄土层。

2、强夯施工后

1）满夯夯击完成并整平后，检测地面高程（样本应不少于20个，且与清表后原地面测点吻合）；

2）在强夯区域内按200m不少于2处在不同深度处检测压实度（含水量）、湿陷性系数（湿陷性黄土层大于2m时，分层取样，竖向间距宜为1m）；

3）在选定点位不同深度处检测地基承载力。

三、现场取样注意事项

1、采取不扰动土样，必须保持其天然的湿度、密度和结构，并应符合土样Ⅰ级土样质量的要求。

表2土的扰动指数分类表

扰动指数ID	扰动程度	土样级别
＜0.3	不扰动	Ⅰ
0.3~0.5	轻微扰动	Ⅱ
0.5~0.7	显著扰动	Ⅲ
＞0.7	完全扰动	Ⅳ

ID=Δe0/Δe

式中：Δe0为原位孔隙比与土样在前期固结压力处的孔隙比的差值；

Δe为原位孔隙比与重朔土在上述压力处的孔隙比的差值； 

2、在探井中取样，湿陷性黄土层大于2m时，分层取样，竖向间距宜为1m，土样直径不宜小于120mm；探井的深度宜穿透湿陷性黄土层。

3、取样

压入法：将环刀匀速压入，中途不得停顿，压入深度以超过环刀盛土段3~5cm为宜。

击入法：要一击完成，不得进行二次锤击。

四、检测、评价依据及参考资料

1、施工图设计文件

2、公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）

3、湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）

4、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）

5、岩土工程勘察规范（GB50021-2001）

6、工程地质手册（第四版）

附表

湿陷性黄土强夯试验段试验检测结果汇总表

试验段落

及取样位置

取样深 度(m)

最大干密度(g/cm3) （最佳含水量%）

液限(%) (塑限%)

易溶盐 检测

天然密 度(g/cm3)（天然密实度%）

天然含水量(%)

夯后 压实度 (%)

相对下沉系数

动力触探锤击数/30cm

备注

夯前

夯后

夯前

夯后

试验段落 取样位置 （锤重： 落距： 夯击能：   ）

注：1、第一遍平均夯击次数   ；第二遍平均夯击次数     ；

    2、平均沉降量    cm。