石家庄市黄土地基湿陷性研究.doc

石家庄市黄土地基湿陷性研究 贾文华，杨昌绣，王永正 （中兵北方勘察设计研究院 石家庄 050011） 摘 要：石家庄市区上部地层具有黄土的部分特征，属于次生黄土，具有不均匀湿陷性，可称之为黄土状土。该土层湿陷性随深度增加减弱，但不呈线性关系，存在3m、6m二个突变点。在勘察、设计、施工时，应有针对性地采取相应的对策。为采取Ⅰ级土样进行湿陷试验，需布置适量的探井。 关键词：黄土状土；成因类型；湿陷系数统计；勘察方法；工程对策 序言 黄土在我国西北地区大面积分布，范围大致以陕西省为中心，主要包括山西、河南、甘肃、宁夏、内蒙等省区，周边省份包括河北也有零星分布，面积达百万平方公里以上[1]，其分布范围之广，对工程建设危害之严重，在我国出现的十种特殊土[2]中列为首位。所以，深化对黄土，特别是黄土地基湿陷性研究，一直是岩土工程界的重要课题之一。 石家庄市地处华北平原西部，与西北黄土高原接壤，在区域地理环境上，属于西北黄土高原与华北冲洪积平原的过渡地带，第四系地层物质成分来源于西部高原山区，其中最上部全新统地层具有黄土的特征，以颗粒组成和塑性指数界定，可细分为黄土状粉土或黄土状粉质粘土，厚度一般6～10米左右，这个深度是大多数建筑地基的主要受力层，工程性质极为重要，因而倍受本地区岩土工程师的关注。 本文在已有研究成果[6]基础上，侧重于对建筑地基的湿陷性和工程特性进行探讨，试图寻找其中的分布规律。文中引用的基本数据来自于近5年来的实际工程资料，共计379个项目，4043个样本数据，全部为探井Ⅰ级土样。湿陷试验采用双线法，试验压力200kPa（部分新近土150kPa），研究范围主要是在建的三环路以内。由于作者水平有限，所提观点可能有失偏颇，欢迎批评指正。 地质背景 石家庄市区西依太行山，发源于山间大小不等的河谷，在山前形成一系列的冲洪积扇，相互交错成为一个庞大的扇群，这其中以滹沱河冲洪积扇规模最大，对研究区第四系地层沉积起着控制作用。滹沱河发源于山西省五台县，上游流经黄土高原，携大量泥沙和黄土质成分，出山口后依次沉积，在轴部发育着近代河床及漫滩，为一套砂砾石粗颗粒建造，扇的二翼则形成以细粒土为主的稳定沉积地层。研究区大部分处于该冲洪积扇的右扇（南翼）辐射范围内，上部地层的物质成分与上游的岩土体存在密切关系，是黄土经水流搬运再沉积的产物，其中包含的少量钙质成分，决定了这套地层的黄土属性。 除滹沱河外，区内还有太平河、小绞河等规模较小的支流，所形成的较小规模冲洪积扇体，对市区西部地层形成有影响，但其范围有限，就整个研究区而言不起主导作用。 根据已有研究成果，本地区第四系全新统划分为三段[7]。下段杨家寺组（Q41）岩性为灰白色～黄褐色砂土，该段地层在研究区内普遍分布，是滹沱河冲洪积扇在全新统早期的沉积物，这一点已由市区大量的勘察资料所证实。特例情况是，西部的部分地段，由于处在该洪积扇边缘或之外，同期地层受山前其它小型洪积扇控制，故而缺少了这套地层，除此之外，研究区内均可将该砂层作为标志层。就湿陷性而言，在该层之上的细粒土，都存在程度不同的湿陷性，又可分为高湾组（Q42）和岐口组（Q43），前者多为浅黄色或褐黄色，厚度4～6米，层位稳定；后者则颜色较深，一般呈褐色，在探井或开挖的深基坑中，可以找到青砖屑、陶瓷碎片等人类活动的遗迹，属于全新统最晚期的新近沉积物，对比流域上游古中山国文化期，形成年代应不超过二千五百年，厚度大部分在1～3米之间，受古地理环境影响，个别区段可达5米以上；这两组地层总厚度6～10米，在野外可鉴定出如下特征： （1）粒度成分以粉粒为主，黏粒（≤0.005mm）含量不多，所占比例在5～15% 之间； （2）含有一定数量的钙质成分，包括连接土颗粒之间的隐晶体、钙质结核及白色菌丝状条纹，菌丝条纹主要出现在上部新近沉积土中； （3）存在针状大孔隙，直径0.2～0.5mm，新近沉积土最大可达1.0mm，下部则有退化迹象。相比较典型黄土，大孔隙的分布密度和规模要弱些。 （4）土体中存在垂直节理，但不十分发育，具一定的贯通性。 上述表征体现了本地区黄土的一些特性，但与西北典型的黄土相比，二者在成因、结构、规模等方面仍存在差异。一般认为，典型黄土主要为风积所形成，其物质来源于西北的沙漠地区，从早更新世的午城黄土到全新世的新黄土，沉积旋回清晰，厚度巨大，其间发育多层古土壤[5]。而本地区的这层黄土，只存在于全新世的中晚期，最大厚度约10m，仅在西部的局部地段发现一薄层黑褐色网纹状裂隙土，似乎可称为古土壤（可能与西部小型冲洪积扇和古地理环境有关），标志着一个小范围的沉积间断，除此之外，研究区内均未发现古土壤层。 由此可以得出以下的初步结论：本地区上部地层的黄土属于次生黄土，形成年代为第四系全新统中晚期，以冲洪积成因为主，是一种非典型黄土