非洲 某铜钴矿项目湿陷性 工程特性初探

陈世鹏 池皆汶

桂林矿产地质研究院 工程 有限公司

摘要：黄土湿陷性与黄土的物性指标有着密切关系。通过对非洲某铜钴矿项目工业场地黄土取样进行室内试验，对黄土湿陷性与深度、天然含水率、孔隙比、干密度、饱和度的关系进行了研究，并对场地黄土地基进行了湿陷性评价，获得了该地区的黄土湿陷性规律，为工程场地地基处理、设计及施工方案提供依据。

关键词：湿陷性黄土；湿陷性评价；地基处理

前言

拟建某铜钴矿项目场地位于刚果（金）卢阿拉巴省，该区域区内地形总体较平坦，偶尔出现蚂蚁包。场地范围主要为稀疏的天然林地，灌木丛。根据场地附近工程资料，本区域存在湿陷性黄土。由于对于该区域湿陷性黄土的地质成因、沉积年代和其工程特性认识不统一，且相关试验数据分析不充分，所以对于湿陷性黄土的工程特性—湿陷性认识不足，且当地亦无缺乏实际经验，因此，本文对工程场地区黄土取样进行室内试验研究，对黄土湿陷性在深度方向上及物理性质上的变化规律进行分析研究，得出初步分析成果。

1 工程概况

拟建某铜钴矿项目位于刚果（金）卢阿拉巴省，地属中南部非洲高原，地貌单位属侵蚀剥蚀高原地貌区。根据拟建场地的勘察资料，场地岩土层自上而下为黏性土及下伏砂岩、泥岩。本次研究对象为黏性土层，该层在整个场地均有分布，厚度约1～6m。

2 黄土基本性质

在本场地布置若干个探井，深1.6～6m，取若干个原状方块样进行试验，根据室内试验成果，黄土的基本性质见表1：

表1 黄土基本物理力学性质

由表1可知，黄土为细粒土，以粉粒为主，含量50.8%～81.2%，平均64.6%；黏粒含量3.3%～8.7%，平均7.3%，为细粒土

^［6］。液限33.8%～46.2%,平均39.1%；塑性指数17.7～21.5，平均19.1，参照土的塑性土分类^［6］，均为低液限黏土。

3 黄土湿陷性研究

3.1 湿陷性与深度关系

根据试验成果，场地内黄土的湿陷系数为0.007～0.140，平均0.073。本次试验湿陷性系数与深度关系如图1：

图1 湿陷系数与深度关系图

由图1可得出：湿陷性与深度有一定关系，湿陷性随深度的增加总的趋势呈减小的趋势，但深度对该地层的湿陷性系数影响不大，推测该区域黄土厚度不大，因此该区域湿陷性系数随深度的变化无明显规律。

3.2 湿陷性与天然含水率关系

根据国内湿陷性经验，天然含水率对黄土湿陷性的强弱程度影响很大^［6］，不同含水率的黄土湿陷性程度不同，本场地湿陷性系数与天然含水率关系如图2：

图2 湿陷系数与天然含水率关系图

图2可知：本次试验中该场地湿陷性黄土的天然含水率在7.7%～29.2%之间，湿陷系数随天然含水率的增大呈逐渐减小的趋势，湿陷性强烈黄土天然含水率在6%～18%之间，湿陷性强烈黄土天然含水率在18%～24%之间，含水率大于24%时，湿陷性一般为轻微～无。

3.3 湿陷性与孔隙比关系

由试验成果可知本场地黄土的孔隙比较国内类似场地其值较大，湿陷性系数与孔隙比关系如图3：

图3 湿陷系数与孔隙比关系图

由图3可知：本场地湿陷性系数随孔隙比的变化规律并不明显，这主要是由于黄土湿陷性不仅与孔隙的总体积有关，而且与孔隙的大小和形态有关，一般来说黄土中大、中等孔隙越多，黄土湿陷性越强。该区域分布有数十个大小不一的蚂蚁堆，有的高4.00～5.00m，有的高2.00～3.00m，直径为5.00～8.00m不等，在此特殊条件下，该区域黄土的湿陷性与孔隙比的定量关系很难确定。

3.4 湿陷性与饱和度关系

根据国内湿陷性经验，饱和度越小，黄土的湿陷系数越大，本场地湿陷性系数与饱和度关系如图4：

图4 湿陷系数与饱和度关系图

由图4可知：该场地湿陷性黄土的饱和度在18～63之间变化，当饱和度大于63，则不具湿陷性。黄土的湿陷性随饱和度的增加而减弱，当饱和度到一定高值后无湿陷性。

4 拟建场地地基湿陷性评价

拟建场地分为三个区域，分别为A区、B区、C区，参照《规范》^［1］对拟建场地进行湿陷性评价，评价结果见表2：

表2 湿陷性评价表

由表2并结合试验成果可知：①拟建A区场地范围内基础以下的土层为湿陷性黄土，湿陷程度为强烈湿陷性，场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅱ级。本场地建筑物类别为丙类，按照《规范》要求，本场地当以黏土作为地基基础持力层时，地基处理厚度不应小于2.50m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200mm。②拟建B、C区场地范围内基础以下的土层为湿陷性黄土，湿陷程度为强烈湿陷性，场地为非自重湿陷性黄土场地，湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅰ级。本场地建筑物类别为丙类，按照《规范》要求，本场地当以黏土作为地基基础持力层时，可不对本场地黏土地基进行处理。

5 结束语

通过对工程场地取原状方块样进行室内试验，对场地黄土湿陷性与深度、含水率、干密度、孔隙比及饱和度等物性指标的相关性进行研究^［3-5］，并对该场地进行湿陷性初步评价，得出以下结论。①本场地深度对该地层的湿陷性系数影响不大，湿陷性系数随深度的变化无明显规律。②黄土湿陷性随含水率的增加而减弱，该工业场地黄土含水量大于24%时基本无湿陷性。③该区域黄土的湿陷性与孔隙比的定量关系很难确定。④黄土湿陷性随饱和度的增加而减弱，当饱和度达到某一高值后不具湿陷性。该工程场地饱和度大于63时，一般不具湿陷性。⑤拟建A区场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅱ级，需采取工程处理措施；拟建B、C区场地为场地为非自重湿陷性黄土场地，湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅰ级，可不对该区域地基进行处理。⑥拟建铜钴矿项目占地面积大，利用上述方法对拟建场区内的黄土的湿陷性进行分析，可对场地的湿陷性黄土工程地质情况进行判断，且具有较高的精度。⑦若场地的湿陷性评价需要提高其资料及成果的精度，可在此基础上，利用该方法在场地内增加探井,以确保场地的基础情况更详细准确。

参考文献：

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