我国黄土面积约6.35×105 km2,占国土陆地总面积的6.58%,主要分布在黄河流域、河西走廊、准噶尔盆地、塔里木盆地和松辽平原等地。我国黄土的60%以上为湿陷性黄土,大部分分布在黄河中游的黄土高原地区。黄土高原面积约4.4×105 km2,黄土分布连续、地层最全、最厚,发育完整,是我国和世界黄土的典型代表[1-2]。黄土高原涉及我国中西部的7个省,非农业人口2000多万,农业人口7000多万,总人口约占全国的8%;区内矿产资源丰富,拥有我国和世界上罕见的大煤田和特大型天然气田,煤炭探明总储量占全国的2/3。按照我国西部开发战略和国土开发整治的地域规划,黄土高原地区将建成我国最重要的、规模最大的能源、重化工基地[3-5]。这一地区持续增加工程投资,开展各种大型基础设施的建设,促进了岩土工程或地质工程业界对黄土的工程性质、地基处理与加固技术等方面的不断深入研究。
黄土最主要的工程特性是湿陷性,对工程的危害十分严重。在湿陷性黄土地区进行工程建设时,必须面对和重视黄土的湿陷性问题[6-12]。近年来,在我国湿陷性黄土地区的建筑、公路、铁路、水利水电、油气管道、电力、通信等工程中,部分工程因降雨入渗或浸水而产生黄土湿陷变形,致使建(构)筑物地基或路基产生不均匀沉降,出现诸多工程事故或病害[13-16]:楼房墙体开裂,影响其正常使用和安全;路基大面积差异沉降,而使道面破裂,影响正常行车及安全;水渠或供水管道断裂,影响农业生产及生活用水;油气管道因黄土洞穴出现露管或悬空过长,威胁安全运营;输电高压铁塔或移动通信信号塔的过度倾斜,影响安全供电和人们的正常生活等。黄土浸水后的湿陷性问题,对工程安全造成严重威胁,也使人民群众的财产蒙受巨大损失。在付出沉痛代价的同时,长期实践与研究形成的宝贵经验是:保证黄土区工程安全,消除黄土地基的湿陷性,必须进行地基处理或加固。而大厚度湿陷性黄土地基的处理和加固问题多年来一直是黄土工程研究的难点和热点[10]。
20世纪50年代以来,在借鉴国外地基加固处理的经验,尤其是原苏联在黄土地基处理方面已有成果的基础上[17-18],我国开始进行黄土地基处理,针对既有建(构)筑物地基下沉事故研发水玻璃化学注浆等固化黄土的技术。经过六十余年的科学研究和工程实践,我国科技工作者在湿陷性黄土的工程性质、地基处理与加固技术方面取得了长足的发展,这些研究成果体现在许多重要文献和不同时期颁布执行的黄土地区建筑规范之中[2,9,19-30]。(www.xing528.com)
湿陷性黄土地基处理或加固前,需要正确评价地基的湿陷性。湿陷性评价主要包括三方面内容:判定地基土是否具有湿陷性,据此确定湿陷性黄土层的厚度及其在平面上的分布;如果是湿陷性黄土,尚需判断场地的自重湿陷性和非自重湿陷性;划分湿陷性黄土地基的湿陷等级。实践中湿陷性评价依据是《湿陷性黄土地区建筑规范》。随着人们对湿陷性黄土工程性质认识的提高以及不同建筑物对地基处理厚度的要求不同,我国先后制定实施了四代《湿陷性黄土地区建筑规范》,即1966规范、1978规范、1990规范和现行的2004规范。规范中涉及建筑物分类、黄土工程地质分区、黄土湿陷性评价、地基改良措施、防水措施、结构措施以及建筑物的使用和维护等内容。以陇西黄土区湿陷性评价深度来简析四代规范的变化,陇西黄土多为自重湿陷性,1966规范~2004规范中评价深度依次为基底下5m、10m、15m及全部湿陷性黄土;同时要考虑建筑物的类别,随着评价深度逐步增加,地基处理深度应根据黄土湿陷量和建筑物的重要性综合确定。
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