寇晓岚 金 睿

(中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，陕西 西安 710032)



湿陷系数和溶滤变形及溶陷系数在工程中的应用

寇晓岚 金 睿

(中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，陕西 西安 710032)

从湿陷系数、溶滤变形系数及溶陷系数的概念出发，分析了引起黄土与盐渍土变形的成因机理，探讨了各参数的适用范围、试验流程及计算方法，论述了三个指标间的联系和区别，以便在今后的工作中能够清晰明了的选择正确的试验方法。

黄土，盐渍土，湿陷系数，溶滤变形系数，溶陷系数

1 概述

湿陷系数、溶滤变形系数、溶陷系数看似相同，实则它们的概念完全不同，为了避免产生混淆，在此作以解释说明，以便试验人员选择正确的试验方法进行试验。

湿陷系数：单位厚度土样在规定的压力作用下受水侵蚀后所产生的湿陷量。

溶滤变形系数：是湿陷变形的继续。指在附加荷载及水长期渗透侵蚀下，盐类溶解物沉淀以及土中孔隙被进一步压密而产生的垂直变形。

溶陷系数：单位厚度土样在规定的压力作用下受水溶陷后所产生的溶陷量。

湿陷系数、溶滤变形系数主要用来测定黄土的湿陷性，是测定黄土湿陷性的重要指标，而溶陷系数主要用来测定易溶盐类土的溶陷性，是测定盐渍土溶陷量的一个重要参数。

2 成因及机理

2.1 黄土

黄土在其形成过程中，因大地气候干燥，土中水分持续蒸发，水中所含的碳酸钙、硫酸钙等盐类溶解物沉积下来，形成比较紧密的胶结物；同时土颗粒间的分子引力、薄膜水和毛细水形成相互联结，使得土颗粒之间具有抵抗位移的能力，阻止土的骨架在自重压力作用下发生压密(固结)的可能，从而形成大孔隙、多孔隙结构。在水的作用下，水分子浸入颗粒之间，破坏薄膜连接，并逐步溶解盐类，引起水膜变厚，使得土体的抗剪强度显著降低，在外力和自重的作用下，土的结构逐步破坏，颗粒向大孔中滑动，骨架挤进，从而发生湿陷。所以黄土本身的物质成分(指颗粒组成、矿物成分和化学成分)和其结构即大孔性和多孔性是黄土发生湿陷的内因，而水和压力是黄土湿陷的外因。

测定黄土湿陷特性的参数有：湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力、溶滤变形系数。

2.2 盐渍土

GB/T 50942—2014盐渍土地区建筑技术规范规定易溶盐含量不小于0.3%且小于20%，并具有溶陷或盐胀等工程特性的土为盐渍土。

通常土是由三相组成：固相(矿物颗粒和有机质)、液相(水溶液)和气相(空气)。盐渍土的三相体与常规土不同，其固体除土的颗粒外，还有结晶盐，当含水率较小易溶盐含量较大时，液体部分常为饱和盐溶液；当含水量较大易溶盐含量较小时，液体为非饱和溶液。在温度变化和有足够多的水侵入盐渍土的条件下，结晶的易溶盐将会被溶解为液体，填充气体孔隙，此时盐渍土的三相体即变为二相体。在三相体变为二相体的过程中，通常会发生土的结构破坏和土体的变形即溶陷，进而对工程带来危害。盐渍土的工程特性主要为：溶陷性、盐胀性和腐蚀性。

测定盐渍土溶陷性的参数是溶陷系数。溶陷系数是测定盐渍土地基溶陷量的一个重要参数。

3 湿陷系数、溶滤变形系数、溶陷系数试验依据及计算方法

3.1 湿陷系数

湿陷系数是评价黄土湿陷性的一个重要力学参数，一般通过室内黄土湿陷试验直接测出。依据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范，黄土湿陷试验(双线法)中试验步骤进行。试样变形稳定标准为每小时不大于0.01 mm。

湿陷系数按式(1)计算：

δs=Δh2=(h1-h2)/h0

(1)

其中，h1为保持天然含水率和结构的试样，加压至一定压力下沉稳定后的高度,mm；h2为上述加压稳定后的土样在浸水作用下，下沉稳定后的高度,mm；h0为土样的初始高度,mm。

3.2 溶滤变形系数

溶滤变形系数是水工建筑物施工和运用阶段所要求的湿陷性指标。一般在实际荷重下进行试验，浸水后长期渗透求得溶滤变形。

溶滤变形是黄土湿陷变形的继续，溶滤变形系数实则是在测定湿陷系数后，提高判别稳定标准，即测定土体内盐分在水中长期溶滤后引起的剩余湿陷变形量。GB/T 50123—1999土工试验方法标准中规定溶滤变形稳定标准为每3 d变形量不大于0.01 mm。

溶滤变形系数应按式(2)计算：

δwt=Δh3= (h2-h3)/h0

(2)

其中,δwt为溶滤变形系数;h3为在某级压力下，长期渗透而引起的溶滤变形稳定后的试样高度，mm。

3.3 溶陷系数

溶陷系数主要是指单位厚度的盐渍土的溶陷量。室内双线法测定溶陷系数的试验步骤同测湿陷系数的试验步骤完全相同；依据GB/T 50942—2014盐渍土地区建筑技术规范附录D中盐渍土溶陷系数室内试验方法中规定，溶陷变形稳定标准为变形量每小时不大于0.01 mm。

溶陷系数按式(3)计算：

(3)

其中，δrx为溶陷系数；h0为盐渍土不扰动土样的原始高度；

4 结语

湿陷系数、溶滤变形系数、溶陷系数三者之间有区别也有联系，现就以下几方面加以阐述。

4.1 成因和机理

从产生成因和机理看，用湿陷系数和溶滤变形系数测定的湿陷是黄土在水和力的作用下，土颗粒向孔隙中滑动的过程，而溶陷系数测定的溶陷是盐渍土在水和温度的变化时易溶盐被溶解的过程。

4.2 试验方法的异同

溶滤变形是湿陷变形的继续，溶滤变形系数是在湿陷系数的基础上，测得长时间浸水作用对土的湿陷影响，所以它的稳定标准从湿陷系数的每小时变形不大于0.01 mm提高为3 d不大于0.01 mm，且计算公式有区别，应引起重视。

溶陷系数与湿陷系数试验步骤及计算方法按规范标准可以说是完全相同的(包括变形稳定标准均为每小时变形不大于0.01 mm，但在成因和概念上有区别。

4.3 适用范围

湿陷系数和溶滤变形系数这两个参数适用黄土类土，且溶滤系数适用测定长期缓慢的受水侵蚀如水工建筑物地基等。溶陷系数适用于盐渍土。

4.4 判定程度不同

根据湿陷系数的大小可将黄土的湿陷程度分为下列三类：

1)当湿陷系数0.015≤δs≤0.03，为湿陷性轻微；2)当湿陷系数0.03<δs≤0.07，为湿陷性中等;3)当湿陷性系数δs>0.07，为湿陷性强烈。

根据溶陷系数的大小可将盐渍土的溶陷程度分为下列三类：

1)当溶陷系数0.01<δrx≤0.03时，溶陷性轻微；2)当溶陷系数0.03<δrx≤0.05时，溶陷性中等；3)当溶陷系数δrx>0.05时，溶陷性强。

通过以上对湿陷系数、溶滤变形系数、溶陷系数的探讨，便于大家能明确地根据不同地区、不同类别土质、不同建筑物的要求，选择适宜的试验方法，进而为岩土工程提供适用可靠的试验资料。

[1] GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[2] GB/T 50123—1999，土工试验方法标准[S].

[3] GB/T 50942—2014，盐渍土地区建筑技术规范[S].

[4] 钱鸿缙，王继唐.湿陷性黄土地基[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

The application of collapsibility coefficient and lixiviation deformation and karst collapse coefficient in engineering

Kou Xiaolan Jin Rui

(NorthwestElectricPowerDesignInstitute,ChinaPowerEngineeringConsultingGroupLimitedCompany,Xi’an710032,China)

From the concept of collapsibility coefficient, lixiviation deformation coefficient and karst collapse coefficient, this paper analyzed the causes and mechanism caused by loess and saline soil deformation, discussed the application scope, test procedure and calculation method of each parameter, discussed the relation and difference between the three indexes, in order to clearly selected the correct test method in future work.

loess, saline soil, collapsibility coefficient, lixiviation deformation coefficient, karst collapse coefficient

2016-11-27

寇晓岚(1972- )，女，高级工程师； 金 睿(1962- )，男，高级工程师

1009-6825(2017)04-0069-02

TU431

A