湿陷性黄土以其独特的物理和化学性质，在水分作用下展现出显著的体积收缩和强度下降特性，其成分复杂，主要包含石英、长石和黏土矿物，且黏土矿物中的膨润土成分尤其影响其湿陷行为。湿陷性黄土的力学特性，如抗剪强度和压缩性，受到土体密度、含水率以及外部负载等因素的影响，此外环境条件如温度、湿度和冻融循环也会对其稳定性产生显著影响。因此理解这些特性对于确保地基的稳定性十分关键，特别是在采用沉管挤密法加固湿陷性黄土地基时，这些知识能够指导工程人员更准确地预测加固效果，确保工程的安全性和可靠性。

1.湿陷性黄土的特性分析

黄土是一种风成沉积物，主要分布在中国北方广阔地区，其特性对工程建设影响深远。黄土由石英、长石、黏土矿物以及多种微量元素组成，其中石英含量通常在40%左右，长石15%-30%，黏土矿物则占20%-35%。黏土矿物中，以伊利石和蒙脱石为主，后者的膨胀与收缩特性尤其影响黄土的物理特性。结构方面，黄土具有孔隙率高、通透性好的特点，孔隙率一般在40%-60%之间，这使得水分易于渗透，进而影响土体稳定性。黄土层内常见的垂直节理，加之多层次的层状结构，更增加了其复杂性。这种独特的成分与结构决定了黄土地基在承载和稳定性方面的挑战。

在干燥状态下，黄土具有较高的强度和稳定性，但一旦遇水，其体积和强度会发生显著变化。湿陷系数作为评价湿陷性黄土特性的重要指标，一般在0.15-0.30之间。这意味着当湿陷性黄土遇水后，其体积可能会发生15%-30%的收缩。此外，湿陷性黄土的抗剪强度随着含水量的增加而减小，研究显示，当含水量从10%增加到30%时，黄土的抗剪强度可以下降40%-60%。在承受重载的情况下，湿陷性黄土还会出现不均匀沉降的现象，这对建筑物的稳定性构成严重威胁。

影响湿陷性的因素多种多样，主要包括土体自身的特性、环境条件以及外部负载。土体的密度、孔隙结构和矿物成分是其内在因素。一般来说，孔隙率高、黏土矿物含量高的土体，其湿陷性越明显。环境条件，特别是水分和温度的变化，对湿陷性能影响显著。水分是触发湿陷的直接因素，温度变化则会影响土体的干湿循环和冻融循环，进而影响其结构和稳定性。外部负载，如建筑物重量和交通荷载，会加速湿陷过程，特别是在土体已经饱和或接近饱和的情况下^[1]。因此，湿陷性黄土地基的稳定性是一个复杂的系统工程，需要综合考虑多种因素，以确保工程安全。

2.沉管挤密法的原理与技术细节

沉管挤密法作为一种地基加固技术，主要通过将管材垂直沉入土中并填充压实材料来增强地基的承载力和稳定性。该方法的基本原理在于利用管材的沉入和填充物的挤入，对土体产生置换和重排效应，从而改善土体的密实度和力学性质。在实际操作中，通过计算土层的压缩模量和预期沉降量，可以确定所需的管材直径和间距，以及填充物的种类和压实度。例如，在处理具有20%-30%孔隙率的湿陷性黄土时，常采用直径为0.5-1米的管材，间距约为1.5-2倍管径。填充物通常选用砂石或混凝土等材料，其填充过程中的压实度可达95%以上，以确保填充物与土体的有效结合和土体密度的显著提高（图1）。

图1 沉管挤密法示意图

技术操作流程和关键技术参数的精确分析是沉管挤密法成功实施的关键。操作流程通常包括勘察评估、设备部署、管材沉入、填充物注入和压实等步骤。在勘察评估阶段，需详细分析土层结构、物理力学特性以及环境条件，以确定加固的深度、范围和参数设置。设备部署阶段，根据工程规模和地质条件选择适合的沉管设备和填充材料。管材沉入是整个操作的核心，其速度、角度和深度需要严格控制，通常沉入速度控制在每小时1-2米，以确保土体的稳定性和管材的垂直度。填充物注入和压实则是确保加固效果的重要环节，注入压力、速度和压实后的密度都需要精确控制。例如，当处理密度为1.6g/cm³的湿陷性黄土时，填充物注入压力通常设定在5-10MPa，确保填充物能够充分渗透并压实土体。通过这些精确的技术操作和参数控制，沉管挤密法能够有效改善湿陷性黄土的承载力和稳定性，为类似地质环境下的工程建设提供坚实的地基支撑。

3.湿陷性黄土地基加固效果的理论分析

湿陷性黄土地基加固效果的理论分析关注于加固前后土体力学性能的变化，理论模型建立，以及影响加固效果的主要因素。在加固前，湿陷性黄土因其高孔隙率和特定的矿物组成，表现出明显的水敏感性，常见的物理指标如干密度大约为1.3-1.5g/cm³，天然含水率15%-25%，孔隙比约为0.9-1.2。当受到水分或外部负载影响时，其抗剪强度和承载力迅速降低，导致地基不稳定。加固后，通过沉管挤密法等技术手段，土体的密实度显著提升，干密度可增加至1.7-1.9g/cm³，孔隙比降至0.7以下，同时抗剪强度和承载力显著增强，沉降量减少，改善了土体的整体稳定性。

在理论分析中，需建立合适的理论模型并设定假设条件，通常模型会考虑土体的非饱和流动特性、力学响应以及与填充物的相互作用。假设条件包括土体是均质的、各向同性的，填充物与土体之间的摩擦特性和土体的初始状态等。此外，理论分析还需考虑影响加固效果的主要因素，包括土体的初始物理状态（如密度、含水率）、沉管挤密法的操作参数（如管材直径、间距、沉管速度和填充物的性质）以及外部条件（如水位变化、环境温度和地质构造等）^[2]。例如，在湿陷性黄土地基加固过程中，若土体初始含水率较高，可能需要更密集的管材布置或更高标准的填充物压实度来确保加固效果。

4.湿陷性黄土地基加固效果的具体评估

湿陷性黄土地基加固效果的具体评估涉及地基承载力的计算、沉降量的预测以及安全性与稳定性分析。地基承载力是评估地基质量的关键指标，它直接关系到上部结构的安全性和稳定性。在加固湿陷性黄土地基后，承载力的提升可以通过标准负荷测试或静载试验来评估。例如，通过对比加固前后的静载试验结果，可以发现地基承载力有显著提升。在未加固的状态下，湿陷性黄土地基的承载力可能仅为200-300kPa，而经过加固后，承载力可以提升到500-700kPa，甚至更高。此外，通过对地基进行持续的负荷试验，可以监测到地基在不同负载下的变形和稳定性，为长期稳定性提供数据支持。

沉降量的预测是另一个重要的评估指标，它直接反映了地基加固效果的长期性。沉降量可以通过地表标高变化、沉降观测站或地下位移传感器等方式进行测量。对于湿陷性黄土地基，特别是在大型建筑物或重要设施下，准确预测其沉降行为是至关重要的。通常，可以采用经验公式、数值模拟或回归分析等方法根据土体性质、加固方式和负载情况来预测未来的沉降量。例如，通过分析加固后黄土的压缩模量和蠕变特性，可以预测在一定时间内地基的沉降量将控制在可接受的范围内，如5-10mm，远低于未加固状态下可能达到的数十甚至上百毫米的沉降量。

结束语

随着技术的不断进步和对地质环境深入地理解，加固湿陷性黄土地基的方法和效果将得到持续优化。综合考量环境保护、成本效益与技术创新的平衡，将为建设更安全、可靠的基础设施提供坚实支撑。此外，跨学科的研究和实践，包括材料科学、土木工程和环境科学的进展，也将为解决这一复杂问题带来新的视角。

参考文献：

[1]王勋,王沙.典型湿陷性黄土地基强夯处理施工技术研究[J].黑龙江科学,2023,(18):119-121.

[2]何子苗,薛鹏,李松徽.基于沉管挤密法的湿陷性黄土地基加固效果分析[J].山西建筑,2021,(03):54-56.