第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
黄土是第四纪以来，在干燥的气候下形成的一种多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，是一种特殊的沉积物质。黄土在分布上有一定的特性，首先，黄土主要分布在北纬 35°～45°的干旱及半干旱地区，包括亚洲、欧洲、北美洲和南美洲等地，总面积达到了 13×106万 km2，占陆地总面积的 9.8%[1]。黄土在亚洲分布最为广泛，而我国拥有世界上最大的黄土高原和最大的黄土平原，具有覆盖广，厚度大，分布连续，成因类型多，地层全等特点。我国黄土的分布区域东起太行山，西达乌鞘岭，北抵长城，南连秦岭，包含了陕西、山西、宁夏、甘肃、青海、内蒙古、河南等省的 220 多个县市，面积达到了 63.5 万 km2，占我国全部面积的 6.61%，黄河贯穿其中。
在我国，湿陷性黄土面积占全部黄土面积的 3/4[2]，从分布区域来看，北起长城附近，南达秦岭，西至乌鞘岭，东至太行山，是湿陷性黄土的典型区域[3]。中国湿陷性黄土的分布见图 1-1，这些地区大多具有全年降雨量少、年平均降雨量在 250mm-550mm 之间等气候特点。湿陷性黄土是一种性质非常特殊的土，该种黄土一般土质较均匀，土中分布有一定的孔隙，这包括土的结构孔隙和虫洞、孔洞等。由于这些孔隙的存在，湿陷性黄土的结构一般较松散，当没有受到水的侵蚀的作用时候，一般具有较强的稳定性，可压缩性也较小[4-5]。但是，湿陷性黄土一旦受到水的浸湿作用，结构会立马发生变化，产生较大的下沉变形，并引起附着在上部的建筑物发生显著的变形，比如路面桥梁的地基变形，房屋地基及边坡的破坏等，严重地影响人民生命财产的安全。故我们需要对湿陷性有清楚、详细的评价，找到湿陷性的影响因素及解决办法，为设计和施工提供经济合理的方案。随着西北黄土地区工程建设的蓬勃发展，大厚度黄土湿陷问题日益突出，应用传统的湿陷性研究方法难以解决黄土湿陷过程的力学和变形机制问题。
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1.2 研究现状
1.2.1 湿陷机理
湿陷的机理研究是黄土湿陷性研究的主要方面，所以对于试验的机理，国内外的学者做了大量的研究，并提出了很多的假说[13-32]，主要可以将其归结为三大类：黄土物质成分与湿陷性假说（如溶盐假说、双电层说、胶体不足假说和黏土粒膨胀假说）；黄土结构特性与湿陷性理论（如欠密实理论和微结构理论）；触发黄土湿陷的力学机制与湿陷假说（如毛细管凝聚力假说、水膜楔入假说）[33-43]。
1.2.1.1 物质成分决定论
（1）可溶解盐说
可溶盐假说最早是由波波夫在 1950 年提出的，他认为湿陷性黄土中的盐分主要分为较容易溶解在水中的易溶盐和难以溶于水中的难溶盐，而造成土的湿陷性的是土中的易溶盐。当土体在水的浸湿作用下，附着在土颗粒表面的易溶盐这时就会快速地溶解在水中，它在土中所起的胶结作用也随之瓦解，土体结构发生变化，这种变化称之为湿陷。而到了 1959 年，科学家拉瑞昂诺夫指出，当黄土中含有 10%的水分时，波波夫所指出的易溶盐就已经以溶解的状态存在于土结构的空隙中，所以当土体浸水后，易溶盐不是产生湿陷的主要因素[44]。我国的郭见扬教授在 1958 年提出，当用不同的溶液对土体进行浸泡时，湿陷产生的原因有可能是胶膜胀大和楔入及起胶结作用的盐之溶解[45]。
以上研究表明，土体中易溶盐的种类和含量的不同会对土的湿陷性产生一定的影响，这也是影响湿陷性的一个因素，但不是根本原因。
（2）胶体不足假说
1937 年，科学家安德鲁欣提出胶体不足假说，他认为，当土体中小于0.005mm 的颗粒数量小于整个土的 10%时，土会具有湿陷性，这种土具有胶体分散部分亏缺的特点，如果有显著数量的胶体时，膨胀过程就能够防止湿陷过程的发生[46]。
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第二章 试验场地工程地质条件与现场取样
2.1 试验场地工程地质情况
彭家坪镇地处兰州市七里河区西北部，西北与崔家崖乡毗邻，北邻七里河城区，西与西固区金沟乡接壤，南连黄峪乡，东接七里河城区和西果园乡，是城市西部绿色通廊的重要组成部分。彭家坪原始地貌属兰州盆地内黄河右岸的黄土塬（俗称“坪”），坪后缘临近黄土粱峁或更高阶地。
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2.2 试验场地布置勘探点及现场取样
本次试验主要依托于彭家坪净水厂和恒大翡翠华庭两个工程场地的岩土工程勘察过程，故取样是根据工程勘察需要现场取样，并选取有代表性的探井取样进行本次论文的试验数据分析。
2.2.1 彭家坪水厂现场
（1）布置勘探点情况
勘探点在考虑现状冲沟及回填冲沟的前提下，基本以网格状进行布设。勘探点的间距一般为 25～35m，彭家坪净水厂工程共设勘探点 178 个，其中控制性勘探孔 46 个，技术性勘探孔 63 个，一般性勘探孔 69 个，孔深最深达到 43米。
（2）现场取样情况
采取原状试样的勘探点，取样自地面下 1.0m 开始，探井按 20m 以上竖向取样间距 1.0m，20m 以下竖向取样间距 1.5m；本文试验用到的数据约为 60 个探井的土样，共计 1758 组2.2.2 恒大翡翠华庭现场
（1）布置勘探点情况
恒大翡翠华庭工程场地详勘阶段，在充分分析利用前期场地初勘阶段勘探成果资料的基础上，根据相关规范规定布置勘探点。呈“?”布置的 1#高层住宅楼处，主要沿中心点和角点布设勘探点，保证单栋高层不少于 5 个勘探点；其余呈矩形布置的高层住宅建筑群处，勘探点主要沿建筑物的边线及角点按约18m～32m 点间距、14m～20m 排间距进行双排布置，保证每栋高层不少于 4 个勘探点；大致呈矩形布置的综合楼处，勘探点主要沿建筑物的角点和外边线中点呈双排布设 6 个勘探点，约 26m 点间距、30m 排间距；商业用房处，在利用相邻高层建筑勘探点的基础上，按 20～30m 间距呈单排或交叉布设勘探点；地下车库在充分利用拟建高层住宅楼、商业及综合楼勘探点的基础上，根据地下车库范围呈不大于 30×30m 的方格网状布设勘探点。
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第三章 试验地区黄土的物理力学性质.................................17
3.1 室内试验方法.............................. 18
3.1.1 含水率试验........................................18
3.1.2 密度试验...................................18
第四章 彭家坪地区黄土的湿陷特性分析...........................................27
4.1 土样取样深度与湿陷系数的关系.................................27
4.1.1 彭家坪净水厂所取土样深度与湿陷系数的关系............................27
4.1.2 恒大翡翠华庭所取土样深度与湿陷系数的关系............................28
第五章 黄土湿陷性参数与物理指标相关性研究...............................43
5.1 彭家坪地区物理指标与湿陷性的相关性分析........................ 43
5.1.1 分析方法...........................................43
5.1.2 结果分析.........................................43
第五章 黄土湿陷性参数与物理指标相关性研究
5.1 彭家坪地区物理指标与湿陷性的相关性分析
5.1.1 分析方法
本文将进一步采用多元回归分析法来找出影响彭家坪地区湿陷系数的主要因素。多元回归分析法用于分析因变量和自变量之间的关系。回归分析的基本思想是：虽然自变量和因变量之间没有严格的、确定性的函数关系，但可以设法找出最能代表它们之间关系的数学表达形式。
5.1.2 结果分析
表5.1 对各指标进行了描述性统计。自变量物理指标分别用字母表示，深度 H、自重压力 ZZYL、含水率 HSL、孔隙比 KXB、干密度 GMD，因变量为湿陷系数 Y。剔除掉异常数据和土样破裂的数据，样本总量为 2713 组。
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第六章 结论与展望
6.1 结论
湿陷性黄土是指黄土在上覆土层的自重应力或者附加应力加自重应力的作用下，在浸水的作用下，结构发生破坏，土体发生显著变形的土。这种土在工程建设中，必须要考虑到湿陷性对地基和建筑物的影响，不然会造成工程上的破坏及损失。兰州市身处典型黄土地带，对兰州市湿陷性黄土的工程特性进行研究具有重要价值。
本文通过对彭家坪地区的彭家坪净水厂和恒大翡翠华庭两个地块进行现场取样和室内试验，对彭家坪地区土的物理指标和湿陷系数进行了分析，并对湿陷系数的影响因素进行了回归分析。
主要结论如下：
（1）通过对彭家坪地区的彭家坪净水厂和恒大翡翠华庭两个地块进行取样分析，根据数据运用 Orige 软件做出深度-湿陷系数、自重压力-湿陷系数、含水率-湿陷系数、干密度-湿陷系数、孔隙比-湿陷系数散点图，发现湿陷系数与取样深度、自重压力、天然含水率、干密度这三个指标呈负相关，与孔隙比和呈正相关，这些变化趋势大体上与以往前人的研究是相同的，但从中也找出了符合彭家坪地区的湿陷性特点。
（2）湿陷性等级是评价土层湿陷性的重要指标，湿陷性下限深度是地基处理的重要指标。但湿陷性下限深的场地不一定湿陷等级高，且恒大翡翠华庭的湿陷性分布与彭家坪水厂也有很大的不同，它虽然土层厚度大，但湿陷性土层厚度并不大，且上部土层湿陷性强烈。由此可以看出，只用取样深度对土样的湿陷性进行评价是不全面的，还需要对其他物理指标进行分析。
（3）导致湿陷程度轻微~中等的土样的含水率主要集中在 7%～17%这个范围内。当含水率大于 17.5%时，两个地区的土样湿陷系数都小于 0.015，且当含水率大时，土样没有湿陷性，但是当含水率较小时，土样也不一定具有湿陷性，所以含水率不是最主要的影响湿陷性的因素。
参考文献（略）