埋深對寧夏同心濕陷性黃土的滲透性作用效應(yīng)研究

張 群 馬 超

（1.寧夏大學(xué)新華學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏建投設(shè)計研究總院，寧夏 銀川 750021）

0 前言

黃土在我國分布非常廣泛，面積約64 萬km2，主要分布于山西南部，河南西部，甘肅、陜西的大部和寧夏南部，由于黃土的空間分布跨度大，生成環(huán)境、結(jié)構(gòu)、組成及性質(zhì)有很大的差異，二十世紀(jì)中期以來，一直成為巖土及土木工程界研究的主要對象[1，2]。

目前國內(nèi)關(guān)于黃土自重濕陷與滲透濕陷特性規(guī)律研究總體較少。因此本文針對寧夏黃土濕陷性強(qiáng)烈，土層深厚，含鹽大，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)等特點(diǎn)，設(shè)計單因素多水平實驗方案，進(jìn)行滲透濕陷性研究，探索埋深對黃土的濕滲透陷規(guī)律，揭示作用機(jī)理，建立關(guān)系模型，提出預(yù)浸水法處理建議，解決預(yù)浸水法處理時間長，用水量大的問題，為寧夏的濕陷性黃土地基的評價、設(shè)計、施工及處理提供了理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

試驗以寧夏同心地區(qū)的濕陷性黃土為試驗材料。天然含水量較小，土質(zhì)疏松，多處于硬塑狀態(tài)，顏色為黃褐色。該地區(qū)黃土的天然物理性指標(biāo)見表1所示。

表1 黃土的天然物理性指標(biāo)

黃土中含鹽量包括難溶鹽、中溶鹽、易溶鹽、三種。易溶鹽指K、Na、Ca、Mg 的碳酸鹽、氯化物和硫酸鹽(Na2CO3、KCl、NaCl、Na2SO4)，難溶鹽指碳酸鈣 (CaCO3)，中溶鹽指石膏(CaSO4)。土樣的PH=8.6，全鹽量為2307.95 mg/kg，

1.2 試驗項目與方法

⑴試樣制備。從寧夏同心取得原狀黃土，然后按設(shè)計方案以不同埋深為因素，分別用環(huán)刀制取埋深為1m,3m,5m,7m 的原狀土樣，每組3 個試樣待用。并分別取對應(yīng)埋深土樣進(jìn)行含水量測定。

⑵試樣滲透系數(shù)。試樣的滲透系數(shù)參照GB/T50123-1999 土工試驗的標(biāo)準(zhǔn)方法中，變水頭試驗法進(jìn)行測定，以用來評定土樣的滲透性。

1.3 試驗方案

以不同埋深為因素，從寧夏同心取得原狀土，對其分別進(jìn)行滲透性試驗，結(jié)合同心黃土施工地區(qū)浸水后的數(shù)據(jù)，研究分析不同埋深對寧夏黃土滲透性的影響及浸水后黃土的滲透性與原狀黃土滲透性進(jìn)行對比，提出濕陷性黃土地基處理的實際建議。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

試樣的滲透系數(shù)，在埋深1m、3m、5m 的情況下滲透系數(shù)隨時間的推移逐步減??；在埋深為7m 時，試樣的滲透系數(shù)不再隨時間的推移而逐步減小，而是呈幾乎水平的直線關(guān)系。發(fā)現(xiàn)試樣的滲透系數(shù)整體上隨埋深的增加也在逐步減小，且埋深越深，減小的程度越弱。參照實際浸水濕陷后黃土的滲透系數(shù)，相同埋深條件下未浸水的原狀土樣的滲透系數(shù)均大于浸水濕陷后黃土的滲透系數(shù)。

2.2 作用機(jī)理

埋深及浸水濕陷對黃土滲透性的作用機(jī)理如下：

(1)原狀土的埋深越深，試樣的固結(jié)程度越好，土樣密實度越高，孔隙比相對越小，土樣的滲流路徑越不通暢，故埋深增加，滲透系數(shù)逐步在減小。

(2)在埋深較淺的部位，由于試樣多處于欠固結(jié)狀態(tài)，土樣的滲透路徑通暢，在初步接觸水時，試樣滲透性強(qiáng)，隨著水量不斷的滲入，黃土內(nèi)部的膠結(jié)物溶解、濕化，黃土的結(jié)構(gòu)已基本破解，接近重塑土狀態(tài)，進(jìn)行重組后增強(qiáng)了土樣的密實性，而使得土樣的滲透系數(shù)隨著時間的推移逐步有所降低。

(3)浸水濕陷后的黃土已發(fā)生過濕陷，濕陷后的土樣原有的結(jié)構(gòu)已遭到破壞，經(jīng)水化后形成膠體，然后進(jìn)行重新組合排列，顆粒間膠結(jié)黏附，組成新的結(jié)構(gòu)構(gòu)造相似且排列密實的土樣，這樣就會使得浸水濕陷后的黃土較之原狀土相比，同等埋深條件下滲透系數(shù)明顯減小，且受埋深的影響很小，不同埋深下滲透系數(shù)也基本趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)語

以上研究和分析可得出以下結(jié)論：

(1)原狀黃土的滲透系數(shù)整體上隨埋深的增加而減小，且此減小的線性關(guān)系隨著埋深的增加而逐步減弱。

(2)原狀黃土的滲透系數(shù)埋深在一定埋深以下時，同一埋設(shè)下，隨時間的增加而逐步減小，埋深達(dá)到一定深度以上時，隨時間的推移而呈幾乎水平的直線關(guān)系。

(3)同等埋深條件下，與浸水濕陷后的黃土相比，原狀黃土的滲透系數(shù)明顯增大。

⑷針對以上對寧夏同心黃土的分析，對寧夏濕陷性黃土地基的滲透性處理方面具有重要指導(dǎo)、施工意義。比如在處理地基時，可以利用預(yù)浸水處理法和超載預(yù)壓結(jié)合的方法，或利用進(jìn)水法和強(qiáng)夯法及擠密樁法的結(jié)合，對降低寧夏黃土的滲透性和濕陷性的效果更佳。