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水 利 学 报

2021 年 1 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 1 期

文章编号：0559-9350（2021）01-0051-11

轻量土减重换填消减黄土湿陷的方法研究

米文静 ，张爱军 ，任文渊 ，杨 涛 ，黄绵松 ，刘宏泰 4
3
1，2
1
1
1
（1. 西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；
2. 商洛学院 城乡规划与建筑工程学院，陕西 商洛 726000；3. 北京首创股份有限公司，北京 100044；
4. 机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）
摘要：湿陷性黄土地区海绵城市建设中存在路面透水要求与黄土湿陷的技术矛盾。现有的消除黄土湿陷方法不能
同时满足适合线状工程、工程量小、允许雨水入渗等要求。从黄土湿陷是浸水与上覆压力共同作用、二者缺一不
可的原理出发，在浸水不可避免的情况下，提出了采用轻量土换填减重、减轻上覆压力从而减小人行道与非机动
车透水道路路基湿陷量的地基处理新方法，开展了室内湿陷试验及换填计算，并通过多地层离心模型试验进行了
效果验证。研究表明：依据室内湿陷试验结果计算得出轻量土换填 1.5 m 前后，道路场地自重湿陷量减小了
22.73%；依据离心模型试验得出换填前后道路场地自重湿陷量减小 23.04%，两者相差 0.31%。两种方法均证明轻
量土减重换填可有效消减道路场地湿陷量，当场地自重湿陷等级为Ⅱ级，且自重湿陷土层分布在浅层时，该方法
能够有效消除自重湿陷性，且具有操作简单、适合透水道路等线状工程和不阻断水分下渗的优势。
关键词：自重湿陷性黄土；轻量土；离心模型试验；换填
中图分类号：TU444 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb. 20200084

1 研究背景

湿陷是指在附加压力和浸水到饱和共同作用下，土体产生除压缩变形以外的附加变形的现象，
黄土湿陷具有突发性、不连续性和不可逆性，是黄土最为典型的特征。湿陷对黄土地区工程建设危
害巨大，会造成建筑物、构筑物基础的大面积开裂、下陷，主体结构倾斜、倒塌等 ［1-4］ 。
［5］
黄土力学中采用湿陷量和自重湿陷量值评价场地的湿陷等级。《湿陷性黄土地区建筑规范》 要
求，地基的湿陷处理程度取决于建筑场地的湿陷等级与建筑物的重要性，对于甲类建筑要全部消除
［6］
地基的湿陷量，对于乙、丙类建筑要部分消除地基的湿陷量 。湿陷性黄土地基处理已开展了大量的
研究与实践，处理方法有垫层法、强夯法、挤密桩法、预浸水法等 ［7-9］ 。这些方法均是经过大量工程
实践验证的有效方法，尤其是灰土挤密桩法非常成熟，被大量应用，但不适用于路基等线状工程。
近年来，随着我国城市化进程的加快，城市地表的硬化面积迅猛扩大，导致城市地表径流量大
幅度增加而积水灾害频发；混凝土的大面积使用也引发了城市热岛效应，给城市生态环境造成了较
大的危害；同时，城市降雨大量排放也大大加剧了城市水资源的紧缺。为此，国家大力推动海绵城
市建设工作。海绵城市建设是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等
生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净
化的城市发展方式。

收稿日期：2020-02-18；网络首发时间：2020-12-22
网络首发地址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20201221.0959.001.html
基金项目：国家自然科学基金项目（51978572）；陕西省重点研发计划项目（2017ZDXM-SF-074）；固原海绵城市建设及运营关
键技术研究项目（SCHM-2018）
作者简介：米文静（1985-），博士生，主要从事湿陷性黄土研究。E-mail：miwenjingj@nwsuaf.edu.cn
通迅作者：张爱军（1964-），教授，博士生导师，主要从事岩土工程研究。E-mail：zaj@nwsuaf.edu.cn
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