中國濕陷性黃土工程地質分區

A. 黃土濕陷和非濕陷怎麼區分

一、濕陷性黃土地基的分布與特徵
黃土主要分布在我國陝西、甘肅、山西大部分地區，寧夏、河北、內蒙古、東北三省、青海等地也有分布。它是一種在第四紀時期形成的、顆粒組成以粉粒為主的黃色或褐黃色粉狀土。
具有天然含水量的黃土，如未受水浸濕，一般強度較高、壓縮性較小。有的黃土在覆蓋土層的自重應力和附加應力的作用下受水浸濕，使土的結構迅速破壞而發生顯著的附加下沉，其強度也隨著迅速降低，這種土質也稱為濕陷性黃土。
濕陷性黃土顆粒組成以粉粒為主，粉土粒含量常占土重的60％以上，含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類，天然孔隙比在1左右，一般具有肉眼可見的大孔隙，豎直節理發育，能保持直立的天然邊坡。
黃土濕陷的發生是由於管道(或水池)漏水、地面積水、生產和生活用水等滲入地下或由於降水量較大，灌溉渠和水庫的滲漏或回水使地下水位上升而引起的。
二、濕陷性黃土的工程措施
濕陷性黃土地基的設計和施工，除了必須遵循一般地基的設計和施工原則外，還應針對黃土濕陷性這個特點和工程要求，因地制宜採用以地基處理為主的綜合措施，這些措施有：
1．地基處理措施
其目的在於破壞濕陷性黃土的大孔結構，以便全部或部分消除地基的濕陷性，從根本上避免或削弱濕陷現象的發生。常用的地基處理方法有，墊層法、重錘夯實法、強夯法、擠密法、預浸水法、化學加固法等。在黃土地區進行工程建設時，宜根據具體的工程地質條件和工程要求，採用相應的地基處理方法。
2．防水措施
防水措施是防止和減少水浸入地基，從而消除產生黃土濕陷性的外在條件。進行工程設計時，要對整個場地進行排水、防水；對經常受水浸濕或可能積水的地面還應按防水地面設計嚴防漏水，基坑施工階段需做好臨時性防水、排水工作。
3．結構措施
結構措施的目的是為了減少結構物的不均勻沉降，或使結構物適應地基的變形，因此，在橋梁丁程設計中盡可能採用簡支梁等對不均勻沉降不敏感的結構；加大基礎剛度使受力較均勻；對長度較大、形體復雜的結構物採用沉降縫將其分為若干獨立單元等。
在上述措施中，地基處理是主要的工程措施。防水措施、結構措施的採用，應根據地基處理的程度不同而有所差別。在實際工作中，對地墓做了處理，消除了全部地基土的濕陷性，就不必再考慮其他措施，若地墓處理只消除地基主要部分濕陷量，為了避免濕陷對建築物危害，還應輔以防水和結構措施。

B. 可持續發展戰略與濕陷性黃土研究

1992年6月聯合國在里約熱內盧召開了環境與發展大會，明確了可持續發展的戰略，期望世界各國的共同努力，切實解決環境和發展問題。在不到10年的短短時間內，這種戰略就得到全世界各國的普遍接收，這是前所未有的。許多思想家、政治家、科學家、企業家、工程師、建築師為此作出不懈的努力，根據已出現的一些生態環境問題，提出了一系列的思路和辦法，如生態工業、清潔生產、生態農業、綠色食品、生態城市、綠色建築，等等。我們黃土工作者，也應順應時代潮流，作出及時的反應和努力。可持續發展戰略的核心是解決「人與自然」的關系和「人與人」的關系，以求得平衡，求得和諧。前者屬自然科學，後者屬社會科學，研究濕陷性黃土的問題，主要屬於前者，科學技術問題，作為研究者的人，後者的影響也很大。解決「人與自然」的關系，認識自然，利用自然，按照自然規律辦事，保護人類賴以生存的環境，這是人類永恆的主題，不管將來社會發生什麼樣的「革命」或什麼樣的「經濟」，這是不會改變的。「人與自然」的關系是隨著人類的時代、科學技術和覺悟程度不同而不斷變化的。在古代，生產力低下，科學技術不發達，人類屈從自然環境。隨著生產力的發展，科學技術的進步，到農業時代，出現鄉村和城市，但對自然環境的影響仍有限。到工業時代，科學技術迅猛發展，城市工業倍增，鄉鎮企業星羅棋布，城鄉建設得到了快速的發展，但對自然環境也造成了很大的破壞，人類在享受科技成果所帶來物質文明的同時，也付出了沉重的代價，如資源短缺、能源緊張、生態失衡、環境惡化，等等，遭到自然界無情的懲罰和報復，受害的還是人類自己。這種狀況，在我國、在濕陷性黃土地區都不例外，因此，在濕陷性黃土地區研究和建設中，都應以可持續發展的戰略為指導，使用好科學技術這把「雙刃劍」，利用其建設力、消除其破壞力，充分利用自然，節約資源（土地、建材、淡水等）和能源，避免環境的破壞和污染，減少和利用建設垃圾，盡可能做到「零排放」。以下就濕陷性黃土研究中的某些問題提出個人一些看法。

1）區劃，是地球科學中的基礎研究，為某一部門和專業服務的區劃是應用基礎研究，為建設部門服務的濕陷性黃土的區劃屬應用基礎研究，基礎研究和應用基礎研究都是原始創新，是孕育新技術的土壤。早在20世紀50年代我們在編制1966年的「濕陷性黃土地區建築規范」（以下簡稱黃土規范）時，就進行了應用基礎研究，在我國濕陷性黃土地區，從地理、地貌、地質、水文地質、動力地質和土的物質成分、組織結構、物理力學性質等多學科進行了綜合分析，建立起不同類型、不同等級的區域系統，即建築工程地質分區，亦可稱為區劃。為編制出符合我國實際情況的「黃土規范」提供了基礎資料和科學認識，如蘭州、西安兩地的濕陷性黃土，濕陷系數雖有差別，但都不大，而兩地出現的濕陷災害則顯著不同，這種現象，只有從區域系統及其物質成分、組織結構、物理力學性質等進行綜合分析，才能明白，因此，區域系統的建立，開拓了人們的認識和思維，由此孕育出了不同的濕陷類型及其他若干有地方特色的防治技術。這項成果還概括成簡圖和簡表列入「黃土規范」的附錄中，向濕陷性黃土地區的建設者，提供了宏觀的先導性的認識和參考。在以後「黃土規范」的歷次修訂中，都對這個簡圖和簡表進行了研究、完善和擴展，繼續隨時代發揮積極的作用。這項應用基礎研究應該繼續下去，建立起更加完善的區域建築工程地質體系，以滿足可持續發展的需要。

2）規劃，通常稱為基本建設的龍頭，規劃需要基礎資料才能做，基礎資料愈科學愈詳細，規劃也就會做得癒合理愈實用。濕陷性黃土地區的建築工程地質區劃是分析綜合基礎資料的研究工作，實際上是在做規劃的基礎工作，區劃可稱得上龍頭的龍頭。根據濕陷性黃土地區的區劃研究，該區絕大多數的城市和鄉村都分布在低階地上，而低階地是寶貴的可耕地，這就占據了大量的可再生產的良田，不管是區域規劃、城市規劃和村鎮規劃，都應不佔良田，讓出肥沃的耕地，用荒漠的不宜耕種的地去搞建設才對。較高的階地和緩坡的丘陵都是考慮的對象，實際上許多城市如蘭州、西安、太原等，居民的住宅都向高階地發展，這樣可以節約大量的土地資源。利用地下空間，在黃土地區有著得天獨厚的條件和悠久的歷史，至今黃土民間窯洞和生土建設都到處可見，地下倉庫、地下交通等工業和公共建築也不少，它具有節約土地、能源、建材等優勢，完全符合可持續發展的要求。規劃是前期工作，規劃的好壞，對後期工作影響很大，好的規劃對後期工作可以事半功倍，所以規劃要花力氣，且要慎之又慎。

3）勘察，是認識自然，與自然共處的前提，是客觀反映建設的周圍環境。濕陷性黃土地區的工程地質勘察，在「黃土規范」中，用一個章節做出了明確的規定和要求，但這些規定和要求是研究和實踐經驗的總結，是技術文件，屬於理論性的成果，當用這些技術文件去解決實際問題時，既有遵守的一面，又有根據鮮活的實際情況，創造發展的一面，兩者是對立的統一，優秀的工作者，總是在已有成果和經驗的基礎上不斷創新再創新。而黃土的區域系統及其工程地質條件的研究，將會給出許多新的線索和啟示，供人們去發現新的規律和發明新的技術。黃土地區是乾旱和半乾旱地區，水資源是非常寶貴的。取得黃土自重濕陷量和濕陷起始壓力，都有室內外兩種試驗方法，野外的數據可靠，但用水量很大，室內的用水量，雖然微不足道，但數據可靠性差。為了節約寶貴的水資源，需要盡量減少野外試驗，提高室內試驗的可靠度，這就需要做已有成果和經驗的調查研究，必要時做一些室內外的對比試驗，在分析研究中，既要考慮力和幾何尺寸的因素，又要考慮試驗場地在區域系統中的位置及其物質成分、組織結構等土性因素，以了解其濕陷性的差別和原因，為確定合理的分類分區系數，使室內試驗資料能夠基本上代替野外試驗資料，從而達到節約水資源的目的。這是一項符合可持續發展的研究課題，應該有人去做。

4）設計，是綜合技術，選擇的空間大，設計者首先要尊重自然，按自然規律辦事，挖掘自然的潛力，目前在「黃土規范」中的濕陷性評價，是採取了指標加分類分區的方法，它是多年來研究和實踐經驗的總結，是可行的。但分類要完善，分區系數要細化。濕陷性黃土地基的重要特點，在於它遇水後突然下沉，而不是緩慢地沉降，更在於有局部性的特徵，反映在建築物的破壞上，既不像在膨脹土地基上常出現倒八字形裂縫，又不像在軟土地基上常出現正八字形裂縫，而是雜亂無章，哪兒有水浸入，哪兒就成為裂縫的源，產生不規則的顯著的差異變形，所以濕陷性黃土地基的實際濕陷的量是難於把握的。這需要設計者以廣博的知識，發揮綜合技術的優勢，使用定量和定性相結合的方法，作出符合實際的分析和處理。從可持續發展戰略和建築物有壽命周期看，設計處理的三大措施（地基處理、防水措施和結構措施）需要深入地考慮，地基處理一般是費時、費資源和費能源等，但濕陷的災害消除了。防水措施一般用天然地基，節時、節資源和節能源等，但存在著可能有水浸入使其濕陷的風險，如果防水措施和使用管理都到位，只要水不浸入地基，濕陷災害是不會發生的。結構措施較多地與防水措施聯用，對抗濕陷變形是很有作用的。因此，對一個具體建築工程來說，要根據周圍的環境、本身的條件和使用要求，權衡三大措施的特點和利弊，作出最佳的選擇。

5）施工，是實際的操作活動，要組織勞動大軍和動用設備，這些活動會影響甚至破壞自然和人為的環境，這是不可避免的，但要使其影響或破壞能夠降低到最低程度，如不要破壞肥沃的土壤層，保證地表徑流的通暢，施工用水不能亂流，建築垃圾要收回利用或作妥善處理，等等。要有環保意識，做到清潔生產、文明施工。

6）運營，濕陷性黃土地區的運營即物業管理，其中水的管理是至關重要的，特別對採取防水措施的建築物，更要嚴格。過去發生的濕陷災害通常都在使用期間，因此，對居民普及濕陷性黃土場地和地基的科學知識是很有必要的，提高居民的自我保護意識。近年來，居民的流動增多，青年人也成長起來，需要經常做些宣傳工作，使大家認識到，自己的家園，自己愛護。

（本文原載：《濕陷性黃土與工程》，北京：中國建築工業出版社，2001年8月，43～45頁）

C. 濕陷性黃土的濕陷性黃土的工程特性

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，其土質較均勻、結構疏鬆、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據建築物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，採取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建築產生危害。 我國濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒，占總重量約50～70%，而粉土顆粒中又以0．05～0．01ram的粗粉土顆粒為多，占總重約40.60%，小於0．005ram的粘土顆粒較少，占總重約14.28%，大於0．1rnm的細砂顆粒占總重在5%以內，基本上無大於0．25mm的中砂顆粒。從以下表1可見，濕潤陷性黃土的顆粒從西北向東南有逐漸變細的規律。
表l 濕陷性黃土的顆粒組成
單位：mm 地名 >0．05 0.05一0．01 0.0l—0．005<0．005平均值 常見值 平均值 常見值 平均值 常見值 平均值 常見值 蘭州 19 10～25 57 50一65 10 5～10 14 5—25 西安 9 5～15 50 40～60 16 10一20 25 20一30 洛陽 1l 5～15 48 40～60 13 10～15 28 20一35 太原 27 15—35 50 40—60 7 5～15 16 10一20 延安 24 20—30 48 40—55 11 9^一15 17 10～25 上述顆粒的礦物成分，粗顆粒中主要是石英和長石，粘粒中主要是中等親水性的伊利石(見表2)。此外，在濕陷性黃土中又含有較多的水溶鹽，呈固態或半固態分布在各種顆粒的表面。
表2 濕陷性黃土的礦物成分和水溶鹽含量 地區 粗顆粒的
主要礦物 細顆粒的
主要礦物 水溶鹽含量(%) 易溶鹽 中溶鹽 難溶鹽 山西 石英、長石 伊利石 0．02～0.66 極少 11—13 陝西 石英、長石 伊利石 0．03—0.95 極少 9～14 甘肅 石英、長石 伊利石 0．10～0.90 0．5～1.4 10 黃土是乾旱或半乾旱氣候條件下的沉積物，在生成初期，土中水分不斷蒸發，土孔隙中的毛細作用，使水分逐漸集聚到較粗顆粒的接觸點處。同時，細粉粒、粘粒和一些水溶鹽類也不同程度的集聚到粗顆粒的接觸點形成膠結。
試驗研究表明，粗粉粒和砂粒在黃土結構中起骨架作用，由於在濕陷性黃土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接觸，能直接接觸的大多為粗粉粒。細粉粒通常依附在較大顆粒表面，特別是集聚在較大顆粒的接觸點處與膠體物質一起作為填充材料。
粘粒以及土體中所含的各種化學物質如鋁、鐵物質和一些無定型的鹽類等，多集聚在較大顆粒的接觸點起膠結和半膠結作用，作為黃土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然狀態下，由於上述膠結物的凝聚結晶作用被牢固的粘結著，故使濕陷性黃土具有較高的強度，而遇水時，水對各種膠結物的軟化作用，土的強度突然下降便產生濕陷。 濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時產生顯著附加下沉，除上述在遇水時顆粒接觸點處膠結物的軟化作用外，還在於土的欠壓密狀態，乾旱氣候條件下，無論是風積或是坡積和洪積的黃土層，其蒸發影響深度大於大氣降水的影響深度，在其形成過程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備，導致土層的壓密欠佳。接近地表2--3米的土層，受大氣降水的影響，一般具有適宜壓密的濕度，但此時上覆土重很小，土層得不到充分的壓密，便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。
濕陷性黃土在天然狀態下保持低濕和高孔隙率是其產生濕陷的充分條件。我國濕陷性黃土分布地區大部分年平均降雨量約在250～500ram，而蒸發量卻遠遠超過降雨量，因而濕陷性黃土的天然濕度一般在塑限含水量左右，或更低一些。
表3 我國濕陷性黃土的天然含．it~mm,液限值 地名 天然含水量(%) 塑限(%) 液限(%）平均值 常見值 平均值 常見值 平均值 常見值 蘭州 11 7～16 17 14～20 27 20～30 西安 19 12～25 18 15—22 32 25～37 太原 14 5～20 17 15～20 26 20～30 子長 14 7～20 19 18～20 28 25～30 延安 14 7—20 18 16～22 29 25～33 平涼 16 12～22 19 16—22 30 25～35 表4 我國濕陷性黃土的孔隙 孔隙比(e) 地名 平均值 常見值 蘭州 1.08 0.85一1.27 西安 1.04 0.85～1.22 太原 0．96 0.82～1.13 洛陽 0．93 0.82～1.03 延安 1.17 1.00一1.32 子長 1.04 0．89～1.22 在豎向剖面上，我國濕潤陷性黃土的孔隙比一般隨深度增加而減小，其含水量則隨深度增加而增加，有的地區這種現象比較明顯，為此較薄的濕陷性土層往往不具自重濕陷或自重濕陷不明顯。 濕陷性黃土地基處理的目的主要是通過消除黃土的濕陷性，提高地基的承載力。
常用的地基處理方法有：土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強夯法、重錘夯實法、樁基礎、預浸水法等。
各類地基的處理方法都應因地制宜，通過技術比較後合理選用。
對於Ⅱ級以上濕陷性黃土地基處理如採用土或灰土墊層、土樁或灰土樁、樁基礎預浸水法，不同程度存在工作量大、花費勞力多、施工現場佔地大、工期長、造價高等缺點。近幾年來，強夯法以其處理地基施工簡便、速度快、效果好、造價低等優點，在全國濕陷性黃土地區得到廣泛應用和推廣。

D. GB50025-2004濕陷性黃土地區建築規范的目錄

1 總則
2 術語和符號
2.1 術語
2.2 符號
3 基本規定
4 勘察
4.1 一般規定
4.2 現場勘察
4.3 測定黃土濕陷性的試驗
(I)室內壓縮試驗
(Ⅱ)現場靜載荷試驗
(Ⅲ)現場試坑浸水試驗
4.4 黃土濕陷性評價
5 設計
5.1 一般規定
5.2 場址選擇與總平面設計
5.3 建築設計
5.4 結構設計
5.5 給水排水、供熱與通風設計
5.6 地基計算
5.7 樁基礎
6 地基處理
6.1 般規定
6.2 墊層法
6.3 強夯法
6.4 擠密法
6.5 預浸水法
7 既有建築物的地基加固和糾傾
7.1 單液硅化法和鹼液加固法
7.2 坑式靜壓樁托換法
7.3 糾傾法
8 施工
8.1 一般規定
8.2 現場防護
8.3 基坑或基槽的施工
8.4 建築物的施工
8.5 管道和水池的施工
9 使用與維護
9.1 一般規定
9.2 維護和檢修
9.3 沉降觀測和地下水位觀測
附錄A 中國濕陷性黃土工程地質分區略圖
附錄B 黃土地層的劃分
附錄C 判別新近堆積黃土的規定
附錄D 鑽孔內採取不擾動土樣的操作要點
附錄E 各類建築的舉例
附錄F 水池類構築物的設計措施
附錄G 濕陷性黃土場地地下水位上升時建築物的設計措施
附錄H 單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗要點
附錄J 墊層、強夯和擠密等地基的靜載荷試驗要點
本規范用詞說明
條文說明

E. 濕陷性黃土的工程特性是什麼

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，其土質較均勻、結構疏鬆、孔隙發育。在未受水浸濕內時，一般容強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據建築物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，採取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建築產生危害。