中国湿陷性黄土工程地质分区

A. 黄土湿陷和非湿陷怎么区分

一、湿陷性黄土地基的分布与特征
黄土主要分布在我国陕西、甘肃、山西大部分地区，宁夏、河北、内蒙古、东北三省、青海等地也有分布。它是一种在第四纪时期形成的、颗粒组成以粉粒为主的黄色或褐黄色粉状土。
具有天然含水量的黄土，如未受水浸湿，一般强度较高、压缩性较小。有的黄土在覆盖土层的自重应力和附加应力的作用下受水浸湿，使土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉，其强度也随着迅速降低，这种土质也称为湿陷性黄土。
湿陷性黄土颗粒组成以粉粒为主，粉土粒含量常占土重的60％以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类，天然孔隙比在1左右，一般具有肉眼可见的大孔隙，竖直节理发育，能保持直立的天然边坡。
黄土湿陷的发生是由于管道(或水池)漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏或回水使地下水位上升而引起的。
二、湿陷性黄土的工程措施
湿陷性黄土地基的设计和施工，除了必须遵循一般地基的设计和施工原则外，还应针对黄土湿陷性这个特点和工程要求，因地制宜采用以地基处理为主的综合措施，这些措施有：
1．地基处理措施
其目的在于破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性，从根本上避免或削弱湿陷现象的发生。常用的地基处理方法有，垫层法、重锤夯实法、强夯法、挤密法、预浸水法、化学加固法等。在黄土地区进行工程建设时，宜根据具体的工程地质条件和工程要求，采用相应的地基处理方法。
2．防水措施
防水措施是防止和减少水浸入地基，从而消除产生黄土湿陷性的外在条件。进行工程设计时，要对整个场地进行排水、防水；对经常受水浸湿或可能积水的地面还应按防水地面设计严防漏水，基坑施工阶段需做好临时性防水、排水工作。
3．结构措施
结构措施的目的是为了减少结构物的不均匀沉降，或使结构物适应地基的变形，因此，在桥梁丁程设计中尽可能采用简支梁等对不均匀沉降不敏感的结构；加大基础刚度使受力较均匀；对长度较大、形体复杂的结构物采用沉降缝将其分为若干独立单元等。
在上述措施中，地基处理是主要的工程措施。防水措施、结构措施的采用，应根据地基处理的程度不同而有所差别。在实际工作中，对地墓做了处理，消除了全部地基土的湿陷性，就不必再考虑其他措施，若地墓处理只消除地基主要部分湿陷量，为了避免湿陷对建筑物危害，还应辅以防水和结构措施。

B. 可持续发展战略与湿陷性黄土研究

1992年6月联合国在里约热内卢召开了环境与发展大会，明确了可持续发展的战略，期望世界各国的共同努力，切实解决环境和发展问题。在不到10年的短短时间内，这种战略就得到全世界各国的普遍接收，这是前所未有的。许多思想家、政治家、科学家、企业家、工程师、建筑师为此作出不懈的努力，根据已出现的一些生态环境问题，提出了一系列的思路和办法，如生态工业、清洁生产、生态农业、绿色食品、生态城市、绿色建筑，等等。我们黄土工作者，也应顺应时代潮流，作出及时的反应和努力。可持续发展战略的核心是解决“人与自然”的关系和“人与人”的关系，以求得平衡，求得和谐。前者属自然科学，后者属社会科学，研究湿陷性黄土的问题，主要属于前者，科学技术问题，作为研究者的人，后者的影响也很大。解决“人与自然”的关系，认识自然，利用自然，按照自然规律办事，保护人类赖以生存的环境，这是人类永恒的主题，不管将来社会发生什么样的“革命”或什么样的“经济”，这是不会改变的。“人与自然”的关系是随着人类的时代、科学技术和觉悟程度不同而不断变化的。在古代，生产力低下，科学技术不发达，人类屈从自然环境。随着生产力的发展，科学技术的进步，到农业时代，出现乡村和城市，但对自然环境的影响仍有限。到工业时代，科学技术迅猛发展，城市工业倍增，乡镇企业星罗棋布，城乡建设得到了快速的发展，但对自然环境也造成了很大的破坏，人类在享受科技成果所带来物质文明的同时，也付出了沉重的代价，如资源短缺、能源紧张、生态失衡、环境恶化，等等，遭到自然界无情的惩罚和报复，受害的还是人类自己。这种状况，在我国、在湿陷性黄土地区都不例外，因此，在湿陷性黄土地区研究和建设中，都应以可持续发展的战略为指导，使用好科学技术这把“双刃剑”，利用其建设力、消除其破坏力，充分利用自然，节约资源（土地、建材、淡水等）和能源，避免环境的破坏和污染，减少和利用建设垃圾，尽可能做到“零排放”。以下就湿陷性黄土研究中的某些问题提出个人一些看法。

1）区划，是地球科学中的基础研究，为某一部门和专业服务的区划是应用基础研究，为建设部门服务的湿陷性黄土的区划属应用基础研究，基础研究和应用基础研究都是原始创新，是孕育新技术的土壤。早在20世纪50年代我们在编制1966年的“湿陷性黄土地区建筑规范”（以下简称黄土规范）时，就进行了应用基础研究，在我国湿陷性黄土地区，从地理、地貌、地质、水文地质、动力地质和土的物质成分、组织结构、物理力学性质等多学科进行了综合分析，建立起不同类型、不同等级的区域系统，即建筑工程地质分区，亦可称为区划。为编制出符合我国实际情况的“黄土规范”提供了基础资料和科学认识，如兰州、西安两地的湿陷性黄土，湿陷系数虽有差别，但都不大，而两地出现的湿陷灾害则显著不同，这种现象，只有从区域系统及其物质成分、组织结构、物理力学性质等进行综合分析，才能明白，因此，区域系统的建立，开拓了人们的认识和思维，由此孕育出了不同的湿陷类型及其他若干有地方特色的防治技术。这项成果还概括成简图和简表列入“黄土规范”的附录中，向湿陷性黄土地区的建设者，提供了宏观的先导性的认识和参考。在以后“黄土规范”的历次修订中，都对这个简图和简表进行了研究、完善和扩展，继续随时代发挥积极的作用。这项应用基础研究应该继续下去，建立起更加完善的区域建筑工程地质体系，以满足可持续发展的需要。

2）规划，通常称为基本建设的龙头，规划需要基础资料才能做，基础资料愈科学愈详细，规划也就会做得愈合理愈实用。湿陷性黄土地区的建筑工程地质区划是分析综合基础资料的研究工作，实际上是在做规划的基础工作，区划可称得上龙头的龙头。根据湿陷性黄土地区的区划研究，该区绝大多数的城市和乡村都分布在低阶地上，而低阶地是宝贵的可耕地，这就占据了大量的可再生产的良田，不管是区域规划、城市规划和村镇规划，都应不占良田，让出肥沃的耕地，用荒漠的不宜耕种的地去搞建设才对。较高的阶地和缓坡的丘陵都是考虑的对象，实际上许多城市如兰州、西安、太原等，居民的住宅都向高阶地发展，这样可以节约大量的土地资源。利用地下空间，在黄土地区有着得天独厚的条件和悠久的历史，至今黄土民间窑洞和生土建设都到处可见，地下仓库、地下交通等工业和公共建筑也不少，它具有节约土地、能源、建材等优势，完全符合可持续发展的要求。规划是前期工作，规划的好坏，对后期工作影响很大，好的规划对后期工作可以事半功倍，所以规划要花力气，且要慎之又慎。

3）勘察，是认识自然，与自然共处的前提，是客观反映建设的周围环境。湿陷性黄土地区的工程地质勘察，在“黄土规范”中，用一个章节做出了明确的规定和要求，但这些规定和要求是研究和实践经验的总结，是技术文件，属于理论性的成果，当用这些技术文件去解决实际问题时，既有遵守的一面，又有根据鲜活的实际情况，创造发展的一面，两者是对立的统一，优秀的工作者，总是在已有成果和经验的基础上不断创新再创新。而黄土的区域系统及其工程地质条件的研究，将会给出许多新的线索和启示，供人们去发现新的规律和发明新的技术。黄土地区是干旱和半干旱地区，水资源是非常宝贵的。取得黄土自重湿陷量和湿陷起始压力，都有室内外两种试验方法，野外的数据可靠，但用水量很大，室内的用水量，虽然微不足道，但数据可靠性差。为了节约宝贵的水资源，需要尽量减少野外试验，提高室内试验的可靠度，这就需要做已有成果和经验的调查研究，必要时做一些室内外的对比试验，在分析研究中，既要考虑力和几何尺寸的因素，又要考虑试验场地在区域系统中的位置及其物质成分、组织结构等土性因素，以了解其湿陷性的差别和原因，为确定合理的分类分区系数，使室内试验资料能够基本上代替野外试验资料，从而达到节约水资源的目的。这是一项符合可持续发展的研究课题，应该有人去做。

4）设计，是综合技术，选择的空间大，设计者首先要尊重自然，按自然规律办事，挖掘自然的潜力，目前在“黄土规范”中的湿陷性评价，是采取了指标加分类分区的方法，它是多年来研究和实践经验的总结，是可行的。但分类要完善，分区系数要细化。湿陷性黄土地基的重要特点，在于它遇水后突然下沉，而不是缓慢地沉降，更在于有局部性的特征，反映在建筑物的破坏上，既不像在膨胀土地基上常出现倒八字形裂缝，又不像在软土地基上常出现正八字形裂缝，而是杂乱无章，哪儿有水浸入，哪儿就成为裂缝的源，产生不规则的显著的差异变形，所以湿陷性黄土地基的实际湿陷的量是难于把握的。这需要设计者以广博的知识，发挥综合技术的优势，使用定量和定性相结合的方法，作出符合实际的分析和处理。从可持续发展战略和建筑物有寿命周期看，设计处理的三大措施（地基处理、防水措施和结构措施）需要深入地考虑，地基处理一般是费时、费资源和费能源等，但湿陷的灾害消除了。防水措施一般用天然地基，节时、节资源和节能源等，但存在着可能有水浸入使其湿陷的风险，如果防水措施和使用管理都到位，只要水不浸入地基，湿陷灾害是不会发生的。结构措施较多地与防水措施联用，对抗湿陷变形是很有作用的。因此，对一个具体建筑工程来说，要根据周围的环境、本身的条件和使用要求，权衡三大措施的特点和利弊，作出最佳的选择。

5）施工，是实际的操作活动，要组织劳动大军和动用设备，这些活动会影响甚至破坏自然和人为的环境，这是不可避免的，但要使其影响或破坏能够降低到最低程度，如不要破坏肥沃的土壤层，保证地表径流的通畅，施工用水不能乱流，建筑垃圾要收回利用或作妥善处理，等等。要有环保意识，做到清洁生产、文明施工。

6）运营，湿陷性黄土地区的运营即物业管理，其中水的管理是至关重要的，特别对采取防水措施的建筑物，更要严格。过去发生的湿陷灾害通常都在使用期间，因此，对居民普及湿陷性黄土场地和地基的科学知识是很有必要的，提高居民的自我保护意识。近年来，居民的流动增多，青年人也成长起来，需要经常做些宣传工作，使大家认识到，自己的家园，自己爱护。

（本文原载：《湿陷性黄土与工程》，北京：中国建筑工业出版社，2001年8月，43～45页）

C. 湿陷性黄土的湿陷性黄土的工程特性

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。 我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0．05～0．01ram的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0．005ram的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0．1rnm的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0．25mm的中砂颗粒。从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。
表l 湿陷性黄土的颗粒组成
单位：mm 地名 >0．05 0.05一0．01 0.0l—0．005<0．005平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 兰州 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 洛阳 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 上述颗粒的矿物成分，粗颗粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石(见表2)。此外，在湿陷性黄土中又含有较多的水溶盐，呈固态或半固态分布在各种颗粒的表面。
表2 湿陷性黄土的矿物成分和水溶盐含量 地区 粗颗粒的
主要矿物 细颗粒的
主要矿物 水溶盐含量(%) 易溶盐 中溶盐 难溶盐 山西 石英、长石 伊利石 0．02～0.66 极少 11—13 陕西 石英、长石 伊利石 0．03—0.95 极少 9～14 甘肃 石英、长石 伊利石 0．10～0.90 0．5～1.4 10 黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。
试验研究表明，粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。
粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。 湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。
湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在250～500ram，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些。
表3 我国湿陷性黄土的天然含．it~mm,液限值 地名 天然含水量(%) 塑限(%) 液限(%）平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 兰州 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 子长 14 7～20 19 18～20 28 25～30 延安 14 7—20 18 16～22 29 25～33 平凉 16 12～22 19 16—22 30 25～35 表4 我国湿陷性黄土的孔隙 孔隙比(e) 地名 平均值 常见值 兰州 1.08 0.85一1.27 西安 1.04 0.85～1.22 太原 0．96 0.82～1.13 洛阳 0．93 0.82～1.03 延安 1.17 1.00一1.32 子长 1.04 0．89～1.22 在竖向剖面上，我国湿润陷性黄土的孔隙比一般随深度增加而减小，其含水量则随深度增加而增加，有的地区这种现象比较明显，为此较薄的湿陷性土层往往不具自重湿陷或自重湿陷不明显。 湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。
常用的地基处理方法有：土或灰土垫层、土桩或灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。
各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用。
对于Ⅱ级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。近几年来，强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和推广。

D. GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范的目录

1 总则
2 术语和符号
2.1 术语
2.2 符号
3 基本规定
4 勘察
4.1 一般规定
4.2 现场勘察
4.3 测定黄土湿陷性的试验
(I)室内压缩试验
(Ⅱ)现场静载荷试验
(Ⅲ)现场试坑浸水试验
4.4 黄土湿陷性评价
5 设计
5.1 一般规定
5.2 场址选择与总平面设计
5.3 建筑设计
5.4 结构设计
5.5 给水排水、供热与通风设计
5.6 地基计算
5.7 桩基础
6 地基处理
6.1 般规定
6.2 垫层法
6.3 强夯法
6.4 挤密法
6.5 预浸水法
7 既有建筑物的地基加固和纠倾
7.1 单液硅化法和碱液加固法
7.2 坑式静压桩托换法
7.3 纠倾法
8 施工
8.1 一般规定
8.2 现场防护
8.3 基坑或基槽的施工
8.4 建筑物的施工
8.5 管道和水池的施工
9 使用与维护
9.1 一般规定
9.2 维护和检修
9.3 沉降观测和地下水位观测
附录A 中国湿陷性黄土工程地质分区略图
附录B 黄土地层的划分
附录C 判别新近堆积黄土的规定
附录D 钻孔内采取不扰动土样的操作要点
附录E 各类建筑的举例
附录F 水池类构筑物的设计措施
附录G 湿陷性黄土场地地下水位上升时建筑物的设计措施
附录H 单桩竖向承载力静载荷浸水试验要点
附录J 垫层、强夯和挤密等地基的静载荷试验要点
本规范用词说明
条文说明

E. 湿陷性黄土的工程特性是什么

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿内时，一般容强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。