我國(guó)是世界上黃土分布最廣泛的地區(qū)，而且在我國(guó)西北地區(qū)黃土地層也是最厚，最完整，分布連續(xù)，非常具有代表性。

由于黃土濕陷變形具有突變性，非連續(xù)性和不可逆性，對(duì)工程產(chǎn)生的危害嚴(yán)重，其主要原因是對(duì)黃土浸水后的變形特性和浸水破壞機(jī)理認(rèn)識(shí)不夠。所以有必要對(duì)黃土浸水后的變形特性和浸水破壞機(jī)理做進(jìn)一步研究，建立系統(tǒng)的防治措施和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，從而減少黃土濕陷對(duì)各種工程的危害。

1. 研究現(xiàn)狀

經(jīng)研究，影響黃土濕陷性的微觀因素主要有黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征、顆粒組成、化學(xué)成分；宏觀因素主要有黃土的含水量和上覆壓力大小。

對(duì)于微觀因素的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：通過對(duì)骨架顆粒的微觀結(jié)構(gòu)變形分析，認(rèn)為黃土的濕陷過程就是骨架顆粒的分解和重新排布的過程；而對(duì)孔隙的微觀結(jié)構(gòu)變形分析認(rèn)為黃土的濕陷過程是大孔隙破壞，中孔隙變形，小空隙、微空隙增多，空隙比減小的過程；而對(duì)膠結(jié)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)變化分析認(rèn)為黃土的濕陷破壞主要是土中骨架顆粒膠結(jié)的破壞。在外力作用下，黃土顆粒原先的粒間膠結(jié)力遭到破壞，骨架顆粒脫離原先膠結(jié)力的約束而重新排列。

對(duì)于宏觀因素的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：對(duì)于含水量的研究表明，隨初始水量的增大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度連續(xù)降低，而且在低含水量下的降低幅度遠(yuǎn)大于高含水量下的降低幅度;對(duì)于上覆應(yīng)力的研究表明，根據(jù)上覆應(yīng)力的性質(zhì)可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩類，前者是指那些在自重壓力下浸水濕陷的黃土，這種黃土浸水后對(duì)構(gòu)筑物危害極大，即使本身荷重不大的構(gòu)筑物（公路、鐵路和機(jī)場(chǎng)跑道）受水浸后也會(huì)下沉；后者是指在土自重壓力下浸水不發(fā)生濕陷，只有在一定附加荷重下浸水才會(huì)濕陷的黃土。

本研究項(xiàng)目是交通部西部黃土課題的延續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)壳盎疽呀?jīng)完成，進(jìn)行了部分室內(nèi)試驗(yàn)，已經(jīng)獲得的試驗(yàn)資料包括：黃土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)成份和粘土礦物成份四項(xiàng)。通過對(duì)于已有資料進(jìn)行分析，確定濕陷系數(shù)與浸水時(shí)間、含水量的關(guān)系。

2.試驗(yàn)內(nèi)容

黃土具有特殊的工程性質(zhì)，為了更好的了解黃土的性質(zhì)，做好現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，在對(duì)黃土路基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究之前，對(duì)所選定的銀古路輔路K13+140~200試驗(yàn)路段黃土的物理、水理及力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取樣和室內(nèi)土工試驗(yàn)，共取６組原狀土樣和３組擾動(dòng)土樣。本研究是交通部西部黃土課題的延續(xù)。

（1） 土的物理性質(zhì)試驗(yàn)：主要有顆粒分析試驗(yàn)、天然含水量、天然密度和干密度、比重、孔隙比、飽和度試驗(yàn)、滲透性試驗(yàn)和液、塑限等試驗(yàn)。

（2） 土的力學(xué)試驗(yàn)：主要有直接抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、三軸排水固結(jié)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)。

（3） 土的化學(xué)成份分析：主要分析了黃土的化學(xué)成份。

（4） 土的粘土礦物成份分析：主要進(jìn)行了黃土的Ｘ射線定量分析。

（5） 黃土水理性質(zhì)試驗(yàn)：滲透試驗(yàn)、濕陷試驗(yàn)

3. 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1顆粒分析試驗(yàn)

見表1所示,分別對(duì)６組原狀土樣和３組擾動(dòng)土樣進(jìn)行了顆粒分析試驗(yàn)。

表1銀古高速公路輔路K13+140～200顆粒分析試驗(yàn)

檢測(cè)號(hào)	15376	15377	15378	15379	15380	15381	15382	15383	15384
送樣號(hào)	1-⑴	1-⑵	2-⑴	3-⑴	3-⑵	4-⑴	A	B	C
取樣深度	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	擾動(dòng)(重塑土)	擾動(dòng)(重塑土)	擾動(dòng) (重塑土)
粒徑0.5~0.25/mm	0	0	0	0	4.3	0	0	1.3	0
粒徑0.25~0.075/mm	1	0	14	0	46	0	18.3	4.7	0
粒徑0.075~0.005mm	34.8	22	63.4	20.3	37.2	91.2	61.3	34.7	73.3
粒徑<0.005/mm	64.2	78	22.6	79.7	12.5	8.8	20.4	59.3	26.7

從顆粒分析試驗(yàn)可以看出，該處地基土的主要為顆粒均小于0.25 mm的粉狀黃土，粉粒直徑為(0.75~0.005mm），少數(shù)土樣是以粘粒（＜0.005mm）為主的粉質(zhì)粘土或以粉砂粒(0.25~0.075mm)為主的粉砂。從黃土的顆粒分析結(jié)果可知，該區(qū)黃土為近源風(fēng)積為主，顆粒主要為粉粒，含有較多的粉砂粒。

3.2 黃土樣物理性質(zhì)試驗(yàn)：分別對(duì)６組原狀土樣和３組擾動(dòng)土樣進(jìn)行了土的物理性質(zhì)試驗(yàn)。

　　根據(jù)土的物理性質(zhì)試驗(yàn)分析可知，該試驗(yàn)段粉狀黃土的天然含水量一般在10%左右，天然密度1.60~1.71g/cm3，干密度為1.45~158g/cm3，飽和度為32.6~31.9%，天然孔隙比為0.697~0.848，說明該段黃土由于粉粒含量較高，并含有少量粉砂粒，導(dǎo)致黃土具有較大的干密度和較小的孔隙比，并且具有較好的透氣性和透水性，所以該黃土具有較低的天然含水量。

　　由黃土的稠度分析指標(biāo)可知，黃土的液限較低，一般為21.2~27.4%，說明該黃土由于粉粒含量較高，在較低的含水量時(shí)即可產(chǎn)生液化，導(dǎo)致黃土的濕陷和破壞。所以黃土路基的病害防治應(yīng)以防水為主，并輔以其它的工程措施。

3.3 濕陷試驗(yàn)：土樣的濕陷試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 銀古高速公路輔路K13+140～200黃土的濕陷性試驗(yàn)

檢測(cè)號(hào)	15376	15377	15378	15379	15380	15381	15382	15383	15384
送樣號(hào)	1-(1)	1-(2)	2-(1)	3-(1)	3-(2)	4-(1)	A	B	C
取樣深度	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	1.0~1.5	擾動(dòng)　　 (重塑土)	擾動(dòng)　　 (重塑土)	擾動(dòng)　　 (重塑土)
濕陷系數(shù) /200kPa	0.008	0	0.054	0	0.031	0.006	0	0	0
濕陷起始 壓力/kPa			25.6		10.1

濕陷試驗(yàn)表明，只有2-（1） 和3-（2）兩個(gè)土樣濕陷較為明顯，為中等濕陷性黃土（濕陷系數(shù)為0.03～0.07之間），其他土樣濕陷性均不明顯。

在對(duì)土樣的室內(nèi)研究中，除了對(duì)土樣的一般物理性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)外，還對(duì)土樣的濕陷性與浸水的關(guān)系進(jìn)行了研究，不僅對(duì)試驗(yàn)路段的黃土進(jìn)行了研究，還對(duì)其它路段的黃土浸水特性進(jìn)行了對(duì)比研究。如黃土的變形量與浸水時(shí)間的關(guān)系、濕陷量與含水量及飽和度的關(guān)系，為土工材料在道路病害中的防治方法提供了依據(jù)。

黃土浸水時(shí)間與濕陷變形系數(shù)關(guān)系，寧夏黃土的濕陷產(chǎn)生和一般黃土的濕陷性質(zhì)一樣，均為快速形成，但不同地區(qū)由于黃土的顆粒組成和化學(xué)成份不同，濕陷產(chǎn)生的速度不同，在西部和北部地區(qū)，由于接近顆粒源區(qū)，顆粒直徑相對(duì)較大，并含有較多的可溶鹽類，粒間接觸以點(diǎn)接觸為主，可溶鹽充填，孔隙類型以架空孔隙為主，在受到水浸后，可溶鹽的運(yùn)移需要一個(gè)過程，產(chǎn)生濕陷的速度相對(duì)較慢，濕陷變形量也相對(duì)較小，大約產(chǎn)生濕陷的過程需要10～20分鐘，而南部和東部地區(qū)黃土，顆粒較細(xì)，礦物顆粒多呈片狀，孔隙多為絮狀結(jié)構(gòu)，易被壓縮而產(chǎn)生快速的壓縮變形，導(dǎo)致濕陷的形成，而且濕陷變形量往往較大，產(chǎn)生濕陷的過程較短，一般在幾十秒內(nèi)即形成大范圍的濕陷。

當(dāng)黃土處于干燥狀態(tài)時(shí)，黃土的變形系數(shù)很小；當(dāng)黃土的含水量增加，變形系數(shù)隨著含水量的增加而明顯增大；當(dāng)含水量達(dá)到一定程度時(shí)，含水量增加而變形系數(shù)趨于一穩(wěn)定值；然后隨著黃土的含水量的繼續(xù)增加，到某一極限值后，黃土的含水量增加，變形系數(shù)再次明顯增加。

在黃土的增濕變形過程中，黃土的變形系數(shù)變化經(jīng)歷了兩次快速增加的過程，第一階段即黃土的含水量增加，黃土的變形系數(shù)增大的過程，也即黃土隨著含水量的增加產(chǎn)生濕陷的過程，當(dāng)黃土的含水量增加到20%左右時(shí)，變形系數(shù)不再增加，即濕陷系數(shù)趨于穩(wěn)定或逐漸減小，至含水量增加到25%左右時(shí)，黃土的變形量基本穩(wěn)定，濕陷性基本消失。第二階段是當(dāng)黃土原含水量增加到25%以后，隨著黃土含水量的增加，黃土所產(chǎn)生的變形繼續(xù)增加，即黃土開始產(chǎn)生液化變形，在一定的壓力作用下，黃土顆粒間粘結(jié)力消失，產(chǎn)生快速變形而黃土產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，呈液態(tài)形式，這是黃土含水量增加產(chǎn)生液化的階段。

當(dāng)黃土處于干燥狀態(tài)時(shí)，黃土的變形系數(shù)很小；當(dāng)黃土的飽和度增加，變形系數(shù)隨著飽和度的增加而明顯增大；當(dāng)含水量達(dá)到一定程度時(shí)，飽和度增加而變形系數(shù)趨于某一穩(wěn)定值；然后隨著黃土的飽和度的繼續(xù)增加，到某一極限值后，黃土的飽和度增加，變形系數(shù)再次明顯增加。這一規(guī)律與黃土的含水量和變形系數(shù)關(guān)系一致。

4. 結(jié)論

本研究是交通部西部黃土課題的延續(xù)，研究重點(diǎn)濕對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，從而獲得濕陷變形系數(shù)于浸水時(shí)間、含水量之間的關(guān)系，得出結(jié)論如下：

（1）黃土浸水初期，濕陷變形系數(shù)迅速增加。經(jīng)過 lang=EN-US style='font-family:宋體'>10～20分鐘，濕陷變形趨于穩(wěn)定。濕陷變形速度的不同是由于黃土的微觀結(jié)構(gòu)存在差異而造成的。

（2）當(dāng)含水量較低時(shí)，濕陷變形系數(shù)隨含水量的增大而增大；當(dāng)含水量達(dá)到某一定值時(shí)，黃土的濕陷變形系數(shù)呈階梯狀增長(zhǎng)；當(dāng)含水量超過25%后，黃土產(chǎn)生液化。

（3）黃土的飽和度和變形系數(shù)關(guān)系與黃土的含水量和變形系數(shù)關(guān)系一致。