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摘 要:伊犁谷地的山麓地段分布有大面积的风成黄土,这些形成于0.9-0.6Ma地质历史时期的风成黄土具有含水量低、孔隙比大、湿陷性等级高的特点,对伊犁谷地山麓地段的工程建设产生了严重的影响。通过对伊犁谷地风成黄土的分布、工程地质特性的初步分析研究,为工农业生产与工程建设在场地选择和地基处理方面提供了指导性意见,具有较强的实际意义。
关键词:伊犁谷地;风成黄土;工程地质特性;湿陷性;地基处理
中图分类号:N91
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)19-0348-03
0 引言
黃土的物理性质和力学性质具有区域性规律,宏观上已经早有认识,微观上也已得到证明。如运用扫描电子显微镜对黄土微结构进行研究,黄土微结构具有区域性变化规律,胡瑞林等应用分形几何理论研究黄土湿陷性,黄土颗粒定向分维值表现为明显的“群类相关特性”——区域性特点,黄土湿陷变形机理的结构理论认为,黄土结构骨架的集粒形态和骨架颗粒间的连结形式及骨架颗粒的排列方式等有着地区性变化规律。故在不同的区域,黄土展现出不同的特性,从而决定其独特的工程地质特性。因此,在工程地质工作中,只有在有区别地针对不同区域黄土的工程地质特性的前提下,才能准确无误地进行工程建设,避免出现工程地质问题。
新疆地区的黄土主要分布于天山北麓、准噶尔界山西麓、伊犁盆地、塔城盆地及博尔塔拉谷地等处,天山黄土主要分布在天上北坡以及天山内部的伊犁——昭苏谷地和大、小尤尔都斯谷地。天山黄土包括风成黄土和二次搬运水成黄土。而伊犁盆地黄土则主要为风成黄土,故其具有一定的区域性特征。
1 伊犁盆地风成黄土的分布规律
1.1 地理分布特点
伊犁谷地风成黄土是新疆地区风成黄土的重要分布区,它形成于0.9-0.6Ma地质历史时期(晚更新世晚期),是青藏高原隆起和中国西北及中亚地区气候干旱化的结果。
伊犁谷地的风成黄土主要分布在低山、丘陵地区(图1),在伊犁谷地北侧,风成黄土披覆于科古琴山和博罗霍洛山南麓的山前地带,形成长岗状地形,厚度2-30米,分布上限西侧1200-1600米,东部1800-2000米。在巩乃斯谷地,黄土分布顺谷地方向由东到西呈透镜状,即中间厚两侧薄。在昭苏盆地和特克斯谷地,风成黄土披覆在低山、丘陵和高阶地上,厚度多在5-20米之间,分布上限1900-2100米。在喀什河谷地,风成黄土分布在二级以上的各阶地上,厚度几米到几十米,在东部的二牧场一带,黄土厚度大于30米,分布上限1900-2100米。
图1 伊犁谷地黄土分布图
1.2 地层接触关系
伊犁谷地风成黄土的地理分布特点表明,风成黄土与黄土之前的地层接触关系相对复杂,基本涵盖了伊犁谷地南北两侧低山、丘陵出露的所有各时代的地层,其接触关系多为不整合接触。
黄土与上更新统冲洪积层的接触表现在河谷高阶地,在喀什河、特克斯河、巩乃斯河的高阶地上,黄土直接覆盖在阶地的冲洪积层之上,没有渐变关系,而是直接过渡关系。
黄土与中更新统冰水沉积层的接触表现在山坡丘陵地带,在伊宁县北山坡一带,黄土直接覆盖在冰水沉积层上,冰水沉积层只在冲沟处被后期流水冲刷揭露,中更新统冰水沉积层特征明显。
黄土与新第三系独山子组泥岩、砂岩的接触表现在山麓的低山区,黄土随泥岩、砂岩形成的原始地貌直接覆盖,黄土层的厚度与地形地貌关系密切,山脊部位厚度小、山梁或山坳地段厚度大。
1.3 风成黄土形成的间隙性
伊犁谷地风成黄土沉积的间隙性是与地质环境事件相关的,即0.9-0.6Ma地质历史期间地质环境事件相关。这种间隙性反映了黄土的沉积环境改变,黄土沉积厚度的变化。
(1)黄昆运动第二阶段。
黄昆运动第二阶段(0.9-0.8Ma)是指青藏高原再次隆起,亚洲内陆地区的急剧干旱化,沙漠开始扩张,全球增强的西风环流系统把大量沙尘物质搬运到伊犁谷地,形成黄土堆积,该时期的黄土堆积厚度比较小。
(2)黄昆运动第三阶段。
黄昆运动的第三阶段(0.65-0.6Ma)是全球气候变化的重要转折期,青藏高原在原基础上再次隆起,亚洲内陆发生了一次明显的干旱化事件,环流进一步明显增强,沙漠急剧扩大,并最终形成今天的干旱环境格局。伊犁谷地的黄土堆积明显加快,厚度增大,在山前地段沉积了厚度较大的黄土层。
2 伊犁谷地风成黄土的工程地质特性
2.1 颗粒组成特点
根据伊犁谷地风成黄土颗粒分析成果表明(图2),黄土的颗粒主要以0.01-0.005mm为主,占40-50%,其次为0.075-0.01mm,占30-40%,<0.005mm的约占10-20%,含少量的粉砂,一般为1-3%。
2.2 物质组成特点
伊犁谷地风成黄土矿物成分比较复杂,分为碎屑矿物、粘土矿物,碎屑矿物主要为石英、云母和长石,占碎屑矿物的
图2 风成黄土典型颗粒级配曲线图(100个样)
80%左右,其次有辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等。粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。黄土的化学成分以SiO2占优势,其次为Al2O3、CaO,再次为Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、FeO、TiO2和MnO等。
2.3 工程地质特性
(1)含水量及渗透性。
伊犁谷地风成黄土的含水量低,从含水量与深度的关系曲线(图3)反映,表层干燥,含水量一般在2-6%,随深度有一定的变化,但一般也小于10%。
图3 含水量随深度变化曲线图
黄土的渗透性差,现场的双环渗水试验和室内原状样的渗透试验表明,黄土的渗透系数k=1.02-2.0×10-4cm/s,个别可以达到8-9×10-4cm/s,属于透水性弱。
(2)密度与比重。
风积黄土的湿密度与含水量关系密切,根据统计数据显示,一般在1.33-1.90,平均值1.453,标准差0.099,变异系数0.068。
风积黄土的干密度一般在1.2-1.6,平均值1.37,标准差0.063,变异系数0.046。
风积黄土的比重为2.7,一般变化很小。
(3)孔隙比与孔隙率。
风积黄土具有大孔隙结构特点,干燥、易碎。根据统计资料表明,孔隙比一般在0.8-1.1,大的可达到1.8、小的0.7,平均值0.982,标准差0.13、变异系数0.13。孔隙比随深度有一定的变化(图4),趋势是随深度逐渐变小。风积黄土的孔隙度在40-55%,平均值在48-50%,标准差2.3、变异系数0.05。
图4 孔隙比随深度变化曲线图
(4)液限与缩限指标。
风积黄土的液、缩限含水量相对稳定,据统计,液限含水量在22-25%之间,平均值为23.6,标准差0.55、变异系数0.023。
风积黄土的缩限含水量在15-17.5%之间,平均值为16.5。塑性指数4.5-7.0,液性指数小于0。
(5)湿陷性和起始压力。
湿陷性是风积黄土的最大特性,其主要指标为湿陷系数与自重压力,自重湿陷系数与湿陷起始压力。
湿陷程度是湿陷系数大小的判定参数,表1是对86组原状样进行统计的结果,表明湿陷程度中等——强烈的比例占总数的74.4%。
表1 湿陷程度统计表
湿陷系数(δs)湿陷程度数量比例(%)
δs<0.015非湿陷性67
0.015≤δs≤0.03轻微1618.6
0.03<δs≤0.07中等2731.4
Δs>0.07强烈3743
湿陷程度与深度关系较大,从图5表明①形成时代具有明显的间断性,每次的沉积间歇时间长短不一;②越早沉积的黄土湿陷系数越小,自重湿陷系数也越小;③受沉积间歇环境的影响,每个间歇期黄土表层(1-2米)的湿陷系数较小,在2-4米达到高值,随后是湿陷系数快速减小。
图5 湿陷系数随深度变化曲线图
湿陷类型与湿陷等级是黄土的湿陷系数、自重湿陷系数、厚度的综合反映,根据已有资料表明,伊犁谷地风成黄土的湿陷类型包括自重湿陷与非自重湿陷,当黄土层的分布厚度小于8米时为非自重湿陷,当厚度大于8米时为自重湿陷。湿陷等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的均有,其中Ⅱ-Ⅲ自重湿陷的约占57%、Ⅰ-Ⅱ非自重湿陷的约占43%。
图6 湿陷系数、湿陷起始压力与深度关系图
湿陷起始压力是反映非自重湿陷黄土特性的重要指标,具有很高的使用价值。它与湿陷系数具有明显的相关性(图6),即δs越小、Pah越大,从统计数据看,湿陷起始压力分布在30-200Kpa,主要集中在40-70 Kpa段。
(6)压缩系数与压缩模量。
风成黄土的压缩系数a1-2位于0.2-0.4MPa-1区间,平均值为0.32Mpa-1,属于中压缩性,相对应的压缩模量Es值位于3-8MPa。压缩系数与压缩模量随深度的变化幅度较小。
(7)粘聚力与内摩擦角。
风成黄土的粘聚力与内摩擦角的差异性较大,且随深度变化幅度较大。粘聚力的变化范围为1.6-28.8KPa,平均值16Kpa。内摩擦角的变化范围4.5-15°,平均值10°。
3 风成黄土与地基处理
3.1 风成黄土地段工程建设地基问题
伊犁谷地风成黄土的工程地质性质显示,黄土具有大孔隙、中压缩性,低含水量、湿陷程度等级高,Ⅱ-Ⅲ级自重与非自重湿陷性,是工程建设中不良地基土,对工程建设的选址、建设有制约和控制作用。
由于黄土的湿陷性造成的工程建设质量问题很多,主要表现在以下几个方面:
(1)勘察方面:一般条件下,在厂址选择时往往只重视其他条件,而或略地基这一因素,造成厂址选择不当。由于研究区风成黄土具有其区域特性,如勘查不仔细,结论不准确将造成湿陷事故;如未经过湿陷性试验,就按非湿陷性土对待;勘察时不能正确划分黄土地基土的湿陷类型和湿陷等级,在评价湿陷性土层厚度时估计不足,导致湿陷等级偏低等。故,在该区域进行勘察时,需特别注重其湿陷性勘察。
(2)设计方面:因存在Ⅰ-Ⅱ湿陷性,而没有按黄土规范采用相应的结构措施,以及防水措施标准偏低或根本没有防水措施,由此造成建成的建筑物发生倾斜、地面凹陷等问题。有些黄土湿陷性等级为Ⅱ-Ⅲ的自重、非自重湿陷土,在进行基础设计时,地基处理深度不够,造成建筑物倾斜、报废等。
(3)施工方面:地基处理质量不符合要求,没有部分或全部消除黄土的湿陷性,导致建筑物基础不均匀沉降、无法使用等。有的防水措施的施工质量低劣,散水和地坪填土的质量差等,导致地表水、污水侵入地基引起不均匀沉降,造成建筑物破坏。
3.2 地基处理的常用方法
伊犁谷地风成黄土分布地段工程建设的地基处理常用方法主要为强夯和灰土桩。
(1)灰土桩:主要处理地下水位以上、深度在5-15米的湿陷性黄土的一种加固方法,它利用打入钢管套或振动沉管在地基土中成孔,然后在孔中分层填入灰土后夯实而成灰土桩。灰土桩不仅可以消除黄土地基土的湿陷性,还能较大幅度地提高地基土的承载力。2007-2008年,精伊霍铁路伊宁县敦麻扎段,采用灰土桩处理湿陷性黄土达到几十公里长,处理深度10-15米,取得了较好的社会效益和经济效益。
(2)强夯:采用重锤对地基土施加很大的冲击能,以提高地基承载力,降低土的压缩性,消除黄土的湿陷性。同时还能提高土层的均匀程度,减少可能出现的差异沉降。在伊犁谷地,根据黄土的含水量高低一般采用中等能级和高能级强夯。对于一般住宅建设或一般的工业厂房建设,可以对黄土先进行预浸水后,采用能级2000-4000KN.m进行强夯,取得了明显的效果。
对于黄土区重要的工程建设项目,采用高能级的夯击能进行处理,如新疆庆华55亿立方米/年煤制天然气项目厂区,采用7000-8000KN.m夯击能对黄土进行分层处理,处理的最大厚度為26米,处理后地基承载力要求达到250-300KPa。目前,对于高能级的夯击能直接处理含水量小于10%的风成黄土的机理还在探讨过程,等该项目的地基处理检验结果进一步验证。
4 结语
伊犁谷地风成黄土分布广,形成地质历史延续时间较长,具有大孔隙率、中等压缩性、含水量低、湿陷程度大、自重和非自重湿陷等级高等特点,给工程建设的地基处理带来了较多问题。只有正确认识工作区风成黄土的工程地质特性,才能准确把握工程建设中面临的地基处理问题。
参考文献
[1]杨胜利.青藏高原及邻区黄土磁性地层与环境事件研究[D].兰州:兰州大学,2004.
[2]董磊.新疆伊犁地区黄土的成因及分布规律探讨[J].山西建筑,2008,34(19):95-96.
[3]张鸿义,黄洪标等.新疆新源山区黄土滑坡的形成条件与防治措施建议[J].新疆地质,2004.
[4]张鸿义等.天山北麓的黄土地层与古气候[D].干旱区新疆第四纪研究论文集[C].乌鲁木齐:新疆人民出版社,1985.
[5]余雄飞等.新疆黄土的工程性质[M].乌鲁木齐:新疆人民出版社,1994.
[6]叶义生,陈萍莉等.新疆庆华煤化有限公司伊宁县55亿立方米/年煤制天然气项目岩土工程初勘[R].江西省勘察设计研究院,2009,(5).
[7]叶义生,陈萍莉等.新疆庆华煤化有限公司伊宁县55亿立方米/年煤制天然气项目厂前区岩土工程详勘[R].江西省勘察设计研究院,2009,(6).
[8]叶义生,陈萍莉等.新疆庆华煤化有限公司伊宁县55亿立方米/年煤制天然气项目厂区岩土工程详勘[R].江西省勘察设计研究院,2009,(10).
关键词:伊犁谷地;风成黄土;工程地质特性;湿陷性;地基处理
中图分类号:N91
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)19-0348-03
0 引言
黃土的物理性质和力学性质具有区域性规律,宏观上已经早有认识,微观上也已得到证明。如运用扫描电子显微镜对黄土微结构进行研究,黄土微结构具有区域性变化规律,胡瑞林等应用分形几何理论研究黄土湿陷性,黄土颗粒定向分维值表现为明显的“群类相关特性”——区域性特点,黄土湿陷变形机理的结构理论认为,黄土结构骨架的集粒形态和骨架颗粒间的连结形式及骨架颗粒的排列方式等有着地区性变化规律。故在不同的区域,黄土展现出不同的特性,从而决定其独特的工程地质特性。因此,在工程地质工作中,只有在有区别地针对不同区域黄土的工程地质特性的前提下,才能准确无误地进行工程建设,避免出现工程地质问题。
新疆地区的黄土主要分布于天山北麓、准噶尔界山西麓、伊犁盆地、塔城盆地及博尔塔拉谷地等处,天山黄土主要分布在天上北坡以及天山内部的伊犁——昭苏谷地和大、小尤尔都斯谷地。天山黄土包括风成黄土和二次搬运水成黄土。而伊犁盆地黄土则主要为风成黄土,故其具有一定的区域性特征。
1 伊犁盆地风成黄土的分布规律
1.1 地理分布特点
伊犁谷地风成黄土是新疆地区风成黄土的重要分布区,它形成于0.9-0.6Ma地质历史时期(晚更新世晚期),是青藏高原隆起和中国西北及中亚地区气候干旱化的结果。
伊犁谷地的风成黄土主要分布在低山、丘陵地区(图1),在伊犁谷地北侧,风成黄土披覆于科古琴山和博罗霍洛山南麓的山前地带,形成长岗状地形,厚度2-30米,分布上限西侧1200-1600米,东部1800-2000米。在巩乃斯谷地,黄土分布顺谷地方向由东到西呈透镜状,即中间厚两侧薄。在昭苏盆地和特克斯谷地,风成黄土披覆在低山、丘陵和高阶地上,厚度多在5-20米之间,分布上限1900-2100米。在喀什河谷地,风成黄土分布在二级以上的各阶地上,厚度几米到几十米,在东部的二牧场一带,黄土厚度大于30米,分布上限1900-2100米。
图1 伊犁谷地黄土分布图
1.2 地层接触关系
伊犁谷地风成黄土的地理分布特点表明,风成黄土与黄土之前的地层接触关系相对复杂,基本涵盖了伊犁谷地南北两侧低山、丘陵出露的所有各时代的地层,其接触关系多为不整合接触。
黄土与上更新统冲洪积层的接触表现在河谷高阶地,在喀什河、特克斯河、巩乃斯河的高阶地上,黄土直接覆盖在阶地的冲洪积层之上,没有渐变关系,而是直接过渡关系。
黄土与中更新统冰水沉积层的接触表现在山坡丘陵地带,在伊宁县北山坡一带,黄土直接覆盖在冰水沉积层上,冰水沉积层只在冲沟处被后期流水冲刷揭露,中更新统冰水沉积层特征明显。
黄土与新第三系独山子组泥岩、砂岩的接触表现在山麓的低山区,黄土随泥岩、砂岩形成的原始地貌直接覆盖,黄土层的厚度与地形地貌关系密切,山脊部位厚度小、山梁或山坳地段厚度大。
1.3 风成黄土形成的间隙性
伊犁谷地风成黄土沉积的间隙性是与地质环境事件相关的,即0.9-0.6Ma地质历史期间地质环境事件相关。这种间隙性反映了黄土的沉积环境改变,黄土沉积厚度的变化。
(1)黄昆运动第二阶段。
黄昆运动第二阶段(0.9-0.8Ma)是指青藏高原再次隆起,亚洲内陆地区的急剧干旱化,沙漠开始扩张,全球增强的西风环流系统把大量沙尘物质搬运到伊犁谷地,形成黄土堆积,该时期的黄土堆积厚度比较小。
(2)黄昆运动第三阶段。
黄昆运动的第三阶段(0.65-0.6Ma)是全球气候变化的重要转折期,青藏高原在原基础上再次隆起,亚洲内陆发生了一次明显的干旱化事件,环流进一步明显增强,沙漠急剧扩大,并最终形成今天的干旱环境格局。伊犁谷地的黄土堆积明显加快,厚度增大,在山前地段沉积了厚度较大的黄土层。
2 伊犁谷地风成黄土的工程地质特性
2.1 颗粒组成特点
根据伊犁谷地风成黄土颗粒分析成果表明(图2),黄土的颗粒主要以0.01-0.005mm为主,占40-50%,其次为0.075-0.01mm,占30-40%,<0.005mm的约占10-20%,含少量的粉砂,一般为1-3%。
2.2 物质组成特点
伊犁谷地风成黄土矿物成分比较复杂,分为碎屑矿物、粘土矿物,碎屑矿物主要为石英、云母和长石,占碎屑矿物的
图2 风成黄土典型颗粒级配曲线图(100个样)
80%左右,其次有辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等。粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。黄土的化学成分以SiO2占优势,其次为Al2O3、CaO,再次为Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、FeO、TiO2和MnO等。
2.3 工程地质特性
(1)含水量及渗透性。
伊犁谷地风成黄土的含水量低,从含水量与深度的关系曲线(图3)反映,表层干燥,含水量一般在2-6%,随深度有一定的变化,但一般也小于10%。
图3 含水量随深度变化曲线图
黄土的渗透性差,现场的双环渗水试验和室内原状样的渗透试验表明,黄土的渗透系数k=1.02-2.0×10-4cm/s,个别可以达到8-9×10-4cm/s,属于透水性弱。
(2)密度与比重。
风积黄土的湿密度与含水量关系密切,根据统计数据显示,一般在1.33-1.90,平均值1.453,标准差0.099,变异系数0.068。
风积黄土的干密度一般在1.2-1.6,平均值1.37,标准差0.063,变异系数0.046。
风积黄土的比重为2.7,一般变化很小。
(3)孔隙比与孔隙率。
风积黄土具有大孔隙结构特点,干燥、易碎。根据统计资料表明,孔隙比一般在0.8-1.1,大的可达到1.8、小的0.7,平均值0.982,标准差0.13、变异系数0.13。孔隙比随深度有一定的变化(图4),趋势是随深度逐渐变小。风积黄土的孔隙度在40-55%,平均值在48-50%,标准差2.3、变异系数0.05。
图4 孔隙比随深度变化曲线图
(4)液限与缩限指标。
风积黄土的液、缩限含水量相对稳定,据统计,液限含水量在22-25%之间,平均值为23.6,标准差0.55、变异系数0.023。
风积黄土的缩限含水量在15-17.5%之间,平均值为16.5。塑性指数4.5-7.0,液性指数小于0。
(5)湿陷性和起始压力。
湿陷性是风积黄土的最大特性,其主要指标为湿陷系数与自重压力,自重湿陷系数与湿陷起始压力。
湿陷程度是湿陷系数大小的判定参数,表1是对86组原状样进行统计的结果,表明湿陷程度中等——强烈的比例占总数的74.4%。
表1 湿陷程度统计表
湿陷系数(δs)湿陷程度数量比例(%)
δs<0.015非湿陷性67
0.015≤δs≤0.03轻微1618.6
0.03<δs≤0.07中等2731.4
Δs>0.07强烈3743
湿陷程度与深度关系较大,从图5表明①形成时代具有明显的间断性,每次的沉积间歇时间长短不一;②越早沉积的黄土湿陷系数越小,自重湿陷系数也越小;③受沉积间歇环境的影响,每个间歇期黄土表层(1-2米)的湿陷系数较小,在2-4米达到高值,随后是湿陷系数快速减小。
图5 湿陷系数随深度变化曲线图
湿陷类型与湿陷等级是黄土的湿陷系数、自重湿陷系数、厚度的综合反映,根据已有资料表明,伊犁谷地风成黄土的湿陷类型包括自重湿陷与非自重湿陷,当黄土层的分布厚度小于8米时为非自重湿陷,当厚度大于8米时为自重湿陷。湿陷等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的均有,其中Ⅱ-Ⅲ自重湿陷的约占57%、Ⅰ-Ⅱ非自重湿陷的约占43%。
图6 湿陷系数、湿陷起始压力与深度关系图
湿陷起始压力是反映非自重湿陷黄土特性的重要指标,具有很高的使用价值。它与湿陷系数具有明显的相关性(图6),即δs越小、Pah越大,从统计数据看,湿陷起始压力分布在30-200Kpa,主要集中在40-70 Kpa段。
(6)压缩系数与压缩模量。
风成黄土的压缩系数a1-2位于0.2-0.4MPa-1区间,平均值为0.32Mpa-1,属于中压缩性,相对应的压缩模量Es值位于3-8MPa。压缩系数与压缩模量随深度的变化幅度较小。
(7)粘聚力与内摩擦角。
风成黄土的粘聚力与内摩擦角的差异性较大,且随深度变化幅度较大。粘聚力的变化范围为1.6-28.8KPa,平均值16Kpa。内摩擦角的变化范围4.5-15°,平均值10°。
3 风成黄土与地基处理
3.1 风成黄土地段工程建设地基问题
伊犁谷地风成黄土的工程地质性质显示,黄土具有大孔隙、中压缩性,低含水量、湿陷程度等级高,Ⅱ-Ⅲ级自重与非自重湿陷性,是工程建设中不良地基土,对工程建设的选址、建设有制约和控制作用。
由于黄土的湿陷性造成的工程建设质量问题很多,主要表现在以下几个方面:
(1)勘察方面:一般条件下,在厂址选择时往往只重视其他条件,而或略地基这一因素,造成厂址选择不当。由于研究区风成黄土具有其区域特性,如勘查不仔细,结论不准确将造成湿陷事故;如未经过湿陷性试验,就按非湿陷性土对待;勘察时不能正确划分黄土地基土的湿陷类型和湿陷等级,在评价湿陷性土层厚度时估计不足,导致湿陷等级偏低等。故,在该区域进行勘察时,需特别注重其湿陷性勘察。
(2)设计方面:因存在Ⅰ-Ⅱ湿陷性,而没有按黄土规范采用相应的结构措施,以及防水措施标准偏低或根本没有防水措施,由此造成建成的建筑物发生倾斜、地面凹陷等问题。有些黄土湿陷性等级为Ⅱ-Ⅲ的自重、非自重湿陷土,在进行基础设计时,地基处理深度不够,造成建筑物倾斜、报废等。
(3)施工方面:地基处理质量不符合要求,没有部分或全部消除黄土的湿陷性,导致建筑物基础不均匀沉降、无法使用等。有的防水措施的施工质量低劣,散水和地坪填土的质量差等,导致地表水、污水侵入地基引起不均匀沉降,造成建筑物破坏。
3.2 地基处理的常用方法
伊犁谷地风成黄土分布地段工程建设的地基处理常用方法主要为强夯和灰土桩。
(1)灰土桩:主要处理地下水位以上、深度在5-15米的湿陷性黄土的一种加固方法,它利用打入钢管套或振动沉管在地基土中成孔,然后在孔中分层填入灰土后夯实而成灰土桩。灰土桩不仅可以消除黄土地基土的湿陷性,还能较大幅度地提高地基土的承载力。2007-2008年,精伊霍铁路伊宁县敦麻扎段,采用灰土桩处理湿陷性黄土达到几十公里长,处理深度10-15米,取得了较好的社会效益和经济效益。
(2)强夯:采用重锤对地基土施加很大的冲击能,以提高地基承载力,降低土的压缩性,消除黄土的湿陷性。同时还能提高土层的均匀程度,减少可能出现的差异沉降。在伊犁谷地,根据黄土的含水量高低一般采用中等能级和高能级强夯。对于一般住宅建设或一般的工业厂房建设,可以对黄土先进行预浸水后,采用能级2000-4000KN.m进行强夯,取得了明显的效果。
对于黄土区重要的工程建设项目,采用高能级的夯击能进行处理,如新疆庆华55亿立方米/年煤制天然气项目厂区,采用7000-8000KN.m夯击能对黄土进行分层处理,处理的最大厚度為26米,处理后地基承载力要求达到250-300KPa。目前,对于高能级的夯击能直接处理含水量小于10%的风成黄土的机理还在探讨过程,等该项目的地基处理检验结果进一步验证。
4 结语
伊犁谷地风成黄土分布广,形成地质历史延续时间较长,具有大孔隙率、中等压缩性、含水量低、湿陷程度大、自重和非自重湿陷等级高等特点,给工程建设的地基处理带来了较多问题。只有正确认识工作区风成黄土的工程地质特性,才能准确把握工程建设中面临的地基处理问题。
参考文献
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