寧夏黃土濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)的多維度解析一、引言1.1研究背景與意義黃土作為一種特殊的第四紀(jì)沉積物，在全球范圍內(nèi)廣泛分布，集中于溫帶和沙漠前緣的半干旱地帶，約覆蓋了10%的地球陸地表面。在我國(guó)，黃土主要分布于黃土高原、華北平原以及東北南部，總面積達(dá)63.5萬(wàn)平方千米，其中原生黃土為38.1萬(wàn)平方千米，次生黃土為25.4萬(wàn)平方千米。寧夏地區(qū)位于黃土高原的西北部，是黃土分布的典型區(qū)域之一，其黃土具有明顯的濕陷特性。寧夏黃土的濕陷特性對(duì)當(dāng)?shù)氐墓こ探ㄔO(shè)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。從工程建設(shè)角度看，濕陷性黃土在遇水浸濕后，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，會(huì)產(chǎn)生顯著的附加下沉，導(dǎo)致建筑物地基下沉、開(kāi)裂，道路路基失穩(wěn)、塌陷，橋梁岸坡坍塌、樁基外露，隧道拱頂沉降、隧道道面隆起等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅工程安全，增加工程建設(shè)和維護(hù)成本。例如，海平高速公路建設(shè)中，就因途經(jīng)海原縣等地的濕陷性黃土區(qū)域，土層厚、粉粒含量高、壓縮比大、濕陷等級(jí)高，給工程帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，一旦處理不當(dāng)，就會(huì)引發(fā)多種公路病害。從生態(tài)環(huán)境角度而言，黃土地區(qū)本身生態(tài)環(huán)境脆弱，濕陷特性使得土壤在受到水蝕、風(fēng)蝕等作用時(shí)，更容易發(fā)生水土流失，土壤肥力下降，土地退化，進(jìn)而影響當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)平衡，制約區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。深入研究寧夏黃土的濕陷特性及物理力學(xué)性質(zhì)具有重要的理論與實(shí)踐意義。在理論方面，有助于豐富和完善黃土力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)的相關(guān)理論體系，深化對(duì)黃土特殊性質(zhì)形成機(jī)理和內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)。黃土的濕陷性受到多種因素的綜合影響，包括顆粒組成、礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、含水量、應(yīng)力狀態(tài)等，研究這些因素的相互作用機(jī)制，能為黃土的工程性質(zhì)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在實(shí)踐方面，研究成果可為寧夏地區(qū)乃至整個(gè)黃土高原的工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。在工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，準(zhǔn)確掌握黃土的濕陷特性和物理力學(xué)參數(shù)，能夠合理選擇地基處理方法和基礎(chǔ)形式，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，有效預(yù)防和減少工程事故的發(fā)生，保障工程的安全和穩(wěn)定。同時(shí)，對(duì)于黃土地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水土保持工作也具有指導(dǎo)意義，通過(guò)了解黃土的特性，可制定更有針對(duì)性的生態(tài)修復(fù)和土地利用規(guī)劃措施，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善和可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀黃土的研究歷史悠久，1832年地質(zhì)學(xué)家CharlesLyell觀察到萊茵河和密西西比州黃土懸崖上的“黃土”，并為黃土提出了起源，斷定其為湖泊沉積物，開(kāi)啟了黃土研究的先河。美國(guó)人龐培利和德國(guó)人李?；舴曳謩e于1866年及1868年來(lái)中國(guó)進(jìn)行地質(zhì)考察，自此中國(guó)黃土研究逐步展開(kāi)。早期主要集中在黃土的分布、成因、地層劃分等初步研究。20世紀(jì)50-60年代，由于國(guó)家建設(shè)的需要，中國(guó)對(duì)黃土濕陷性研究全面展開(kāi)，開(kāi)展了大量濕陷性試驗(yàn)工作，取得了豐富資料和成果，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)，形成了完整的濕陷性評(píng)價(jià)體系。這一時(shí)期，研究者們通過(guò)大量室內(nèi)外試驗(yàn)，分析了黃土的顆粒組成、含水量、孔隙比等物理指標(biāo)與濕陷性的關(guān)系，建立了基于濕陷系數(shù)、自重濕陷量等指標(biāo)的濕陷性評(píng)價(jià)方法，為工程建設(shè)中黃土濕陷性的判定和處理提供了依據(jù)。20世紀(jì)70年代中期以后，隨著掃描電鏡等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，黃土研究從宏觀走向微觀，對(duì)黃土濕陷機(jī)理的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。學(xué)者們借助掃描電鏡等手段，深入研究黃土的微觀結(jié)構(gòu)，如顆粒的排列方式、孔隙特征、膠結(jié)物的形態(tài)和分布等，揭示了黃土濕陷的微觀機(jī)制，提出了諸如毛細(xì)管力喪失說(shuō)、水膜楔入說(shuō)、可溶鹽溶解說(shuō)、膠體不定結(jié)構(gòu)說(shuō)等多種濕陷機(jī)理學(xué)說(shuō)。20世紀(jì)90年代以后，先進(jìn)測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及交叉學(xué)科的發(fā)展，推動(dòng)了黃土研究在變形本構(gòu)關(guān)系、微結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)性參數(shù)定量化及非飽和土力學(xué)等理論方面取得豐碩成果。在黃土變形本構(gòu)關(guān)系研究中，建立了多種能夠描述黃土復(fù)雜力學(xué)行為的本構(gòu)模型，考慮了黃土的非線性、彈塑性、結(jié)構(gòu)性等特性；在微結(jié)構(gòu)研究方面，不僅關(guān)注微觀結(jié)構(gòu)的形態(tài)，還通過(guò)圖像分析等技術(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行定量測(cè)定，探討其與宏觀力學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系；在結(jié)構(gòu)性參數(shù)定量化研究中，提出了一系列能夠表征黃土結(jié)構(gòu)性的參數(shù)，為黃土力學(xué)性質(zhì)的定量分析提供了新的途徑；非飽和土力學(xué)理論的發(fā)展，使人們對(duì)非飽和黃土的力學(xué)性質(zhì)和濕陷特性有了更深入的理解，考慮了基質(zhì)吸力等因素對(duì)黃土力學(xué)行為的影響。在黃土物理力學(xué)性質(zhì)研究方面，眾多學(xué)者開(kāi)展了廣泛而深入的工作。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)黃土的壓縮性、強(qiáng)度特性、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和動(dòng)力特性等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究表明，黃土的強(qiáng)度主要取決于含水量和密實(shí)程度，含水量越低，密實(shí)程度越高，則強(qiáng)度越大。在相同基質(zhì)吸力條件下，原狀黃土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)均大于重塑黃土，且隨著基質(zhì)吸力增大，兩種土黏聚力的差異顯著增大，摩擦角差異較小。黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系通常表現(xiàn)為硬化型和軟化型，重塑非飽和黃土主要表現(xiàn)為硬化型，原狀非飽和黃土在低圍壓和低含水量時(shí)為軟化型，隨著圍壓和含水量的增加，由軟化型轉(zhuǎn)化為硬化型。在黃土動(dòng)力特性研究中，對(duì)土的動(dòng)強(qiáng)度、動(dòng)變形及動(dòng)本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了深入探討，為黃土地區(qū)工程的抗震設(shè)計(jì)提供了理論支持。針對(duì)寧夏黃土的研究也取得了一定成果。有學(xué)者對(duì)寧夏黑城至海原高速公路沿線的濕陷性黃土進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域黃土主要由粘土和細(xì)砂組成，粘土含量較高，平均在40%以上，是導(dǎo)致其濕陷性較強(qiáng)的原因之一。也有學(xué)者對(duì)寧夏東部濕陷性黃土的濕陷特征進(jìn)行分析，指出地下水位變化和黃土物理性質(zhì)是影響地面沉降的關(guān)鍵因素。還有學(xué)者通過(guò)對(duì)寧夏黃土的物理試驗(yàn)和力學(xué)分析，探討了其流變特性和力學(xué)性質(zhì)。然而，目前寧夏黃土的研究仍存在一些不足與空白。在濕陷特性方面，雖然對(duì)影響濕陷性的一些因素有了一定認(rèn)識(shí)，但對(duì)于各因素之間的交互作用以及在復(fù)雜應(yīng)力和環(huán)境條件下濕陷性的演化規(guī)律研究還不夠深入。例如，在地下水水位波動(dòng)頻繁、溫度變化較大的情況下，寧夏黃土濕陷性如何變化，尚未有系統(tǒng)研究。在物理力學(xué)性質(zhì)方面，對(duì)于寧夏黃土在長(zhǎng)期荷載作用下的力學(xué)性能變化，以及不同區(qū)域、不同成因?qū)幭狞S土物理力學(xué)性質(zhì)的差異性研究還相對(duì)較少。不同地貌單元（如黃土塬、黃土梁、黃土峁等）的寧夏黃土，其物理力學(xué)性質(zhì)可能存在顯著差異，但目前對(duì)此類差異的研究還不夠全面和細(xì)致，缺乏對(duì)這些差異形成機(jī)制的深入剖析。本文旨在針對(duì)現(xiàn)有研究的不足，通過(guò)系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析，深入研究寧夏黃土的濕陷特性及物理力學(xué)性質(zhì)。全面分析各因素對(duì)寧夏黃土濕陷性的影響及交互作用機(jī)制，探究在復(fù)雜環(huán)境條件下濕陷性的變化規(guī)律；細(xì)致研究寧夏黃土在不同受力狀態(tài)和環(huán)境因素影響下的物理力學(xué)性質(zhì)，明確不同區(qū)域、不同成因?qū)幭狞S土物理力學(xué)性質(zhì)的差異及其形成機(jī)制，為寧夏地區(qū)的工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本文將圍繞寧夏黃土的濕陷特性及物理力學(xué)性質(zhì)展開(kāi)深入研究，具體內(nèi)容包括：寧夏黃土的濕陷特性分析：通過(guò)在寧夏不同黃土分布區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，采集具有代表性的黃土樣本。利用室內(nèi)試驗(yàn)，分析不同含水量條件下黃土的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)、濕陷起始?jí)毫Φ葷裣菪灾笜?biāo)的變化規(guī)律，研究含水量與濕陷性之間的定量關(guān)系。同時(shí)，考慮其他因素如顆粒組成、孔隙比、可溶鹽含量等對(duì)濕陷性的影響，通過(guò)多因素分析，明確各因素之間的交互作用對(duì)寧夏黃土濕陷性的綜合影響。寧夏黃土的物理力學(xué)性質(zhì)研究：對(duì)采集的黃土樣本進(jìn)行全面的物理性質(zhì)測(cè)試，包括顆粒分析、比重測(cè)定、含水量、密度、孔隙比、液塑限等指標(biāo)的測(cè)定，了解寧夏黃土的物理組成和基本物理特性。開(kāi)展力學(xué)試驗(yàn)，如壓縮試驗(yàn)，獲取黃土的壓縮系數(shù)、壓縮模量等壓縮性指標(biāo)，分析其壓縮變形規(guī)律；進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，測(cè)定黃土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（粘聚力和內(nèi)摩擦角），研究其強(qiáng)度特性；開(kāi)展固結(jié)試驗(yàn)，分析黃土的固結(jié)特性和固結(jié)系數(shù)。此外，還將研究黃土在不同應(yīng)力路徑、加載速率和排水條件下的力學(xué)響應(yīng)，探討其力學(xué)行為的復(fù)雜性和影響因素。寧夏黃土濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系探究：基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，建立寧夏黃土濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)之間的數(shù)學(xué)模型，揭示兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和定量關(guān)系。從微觀結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，借助掃描電鏡（SEM）、壓汞儀（MIP）等微觀測(cè)試技術(shù)，觀察黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征，如顆粒排列、孔隙形態(tài)與分布、膠結(jié)物特征等，分析微觀結(jié)構(gòu)對(duì)濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制，從本質(zhì)上解釋兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本文將采用以下研究方法：現(xiàn)場(chǎng)取樣法：在寧夏黃土分布廣泛的區(qū)域，如黃土塬、黃土梁、黃土峁等不同地貌單元，以及不同地層深度，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用刻槽法、薄壁取土器等方法進(jìn)行多點(diǎn)、多層次的原狀土樣采集。在取樣過(guò)程中，嚴(yán)格控制取樣質(zhì)量，確保土樣不受擾動(dòng)，保持其原始結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)。同時(shí)，記錄取樣點(diǎn)的地理位置、地形地貌、地層信息、地下水位等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)試驗(yàn)分析提供全面的背景資料。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)法：利用先進(jìn)的土工試驗(yàn)儀器和設(shè)備，對(duì)采集的黃土樣本進(jìn)行系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)。在濕陷性試驗(yàn)方面，依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019），采用單線法或雙線法進(jìn)行黃土濕陷性試驗(yàn)，測(cè)定不同壓力和含水量條件下的濕陷系數(shù)等濕陷性指標(biāo)。在物理性質(zhì)試驗(yàn)中，運(yùn)用激光粒度分析儀進(jìn)行顆粒分析，比重瓶法測(cè)定比重，烘干法測(cè)定含水量，環(huán)刀法測(cè)定密度，液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)定液塑限等。在力學(xué)試驗(yàn)中，利用壓縮儀進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，直接剪切儀進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，三軸儀進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)等，獲取黃土的各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)。微觀測(cè)試技術(shù)：運(yùn)用掃描電鏡（SEM）觀察黃土的微觀結(jié)構(gòu)，拍攝不同放大倍數(shù)的微觀圖像，分析顆粒的形狀、大小、排列方式以及膠結(jié)物的分布和形態(tài)。采用壓汞儀（MIP）測(cè)定黃土的孔隙大小分布、孔隙體積和比表面積等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，深入了解黃土的微觀孔隙特征。通過(guò)這些微觀測(cè)試技術(shù)，從微觀層面揭示寧夏黃土濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)的形成機(jī)制和內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析方法：對(duì)試驗(yàn)獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件計(jì)算各物理力學(xué)參數(shù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)特征值，分析數(shù)據(jù)的離散性和分布規(guī)律。采用相關(guān)性分析方法，研究不同物理力學(xué)參數(shù)之間的相關(guān)性，確定影響寧夏黃土濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)的主要因素。運(yùn)用多元線性回歸分析、主成分分析等方法，建立各物理力學(xué)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型，以及濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)之間的定量關(guān)系模型，為寧夏黃土的工程性質(zhì)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。二、寧夏黃土區(qū)域概況2.1地理位置與地質(zhì)背景寧夏回族自治區(qū)地處我國(guó)西北部的黃河中上游地區(qū)，介于北緯35°14′-39°23′、東經(jīng)104°17′-107°39′之間。其東鄰陜西省，西部和北部與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，南部與甘肅省相連，總面積達(dá)6.64萬(wàn)平方千米。在全國(guó)東、中、西三大地帶的劃分中，寧夏處于中部和西部的過(guò)渡區(qū)域，是西北地區(qū)距離華北最近的省區(qū)，具有顯著的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。寧夏獨(dú)特的地理位置使其處于黃土高原與內(nèi)蒙古高原的過(guò)渡地帶，這種特殊的地質(zhì)背景對(duì)黃土的形成和特性產(chǎn)生了深刻影響。從大地構(gòu)造角度來(lái)看，寧夏位于華北臺(tái)地、阿拉善臺(tái)地與祁連山褶皺之間的高原與山地交錯(cuò)帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，該區(qū)域經(jīng)歷了多次的地殼運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)變遷。南部地區(qū)主要受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，地殼相對(duì)抬升，流水侵蝕作用較為強(qiáng)烈，形成了以流水侵蝕為主的黃土地貌；而中部和北部地區(qū)則受到干旱剝蝕和風(fēng)蝕作用的影響更為顯著，屬于內(nèi)蒙古高原的一部分，廣泛分布著風(fēng)蝕地貌和沙漠地貌。在黃土形成方面，寧夏黃土主要是在第四紀(jì)時(shí)期，通過(guò)風(fēng)力搬運(yùn)和堆積作用逐漸形成的。在冰期與間冰期交替的氣候條件下，來(lái)自西北內(nèi)陸干旱地區(qū)的強(qiáng)大風(fēng)力將大量的粉砂和塵土等細(xì)小顆粒物質(zhì)搬運(yùn)至寧夏地區(qū)。由于寧夏處于黃土高原向內(nèi)蒙古高原過(guò)渡的地帶，風(fēng)力在此處逐漸減弱，攜帶的物質(zhì)便逐漸沉降堆積下來(lái)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累，形成了現(xiàn)今廣泛分布的黃土層。從地層分布來(lái)看，寧夏地區(qū)的地層發(fā)育較為齊全，從老到新有太古界、元古界、古生界、中生界和新生界。其中，黃土主要分布在新生界第四系中，其下伏地層多為第三系的泥巖、砂巖等。不同地層之間的巖性差異和地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得黃土與下伏地層之間的接觸關(guān)系復(fù)雜多樣，這種接觸關(guān)系對(duì)黃土的穩(wěn)定性和工程性質(zhì)也有著重要影響。例如，當(dāng)黃土與下伏的泥巖接觸時(shí)，由于泥巖的透水性較差，在降雨或地下水活動(dòng)時(shí)，容易在接觸面上形成相對(duì)隔水層，導(dǎo)致黃土中的水分積聚，增加了黃土濕陷的可能性。此外，寧夏地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還導(dǎo)致了區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造的發(fā)育。這些斷裂構(gòu)造不僅控制了地形地貌的形成，還對(duì)黃土的分布和特性產(chǎn)生了間接影響。斷裂帶附近的地層巖石破碎，地下水活動(dòng)較為頻繁，這會(huì)改變黃土的含水量和應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而影響黃土的濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)。在一些斷裂帶附近的黃土區(qū)域，由于地下水的長(zhǎng)期作用，黃土的可溶鹽含量可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致黃土的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度受到影響，濕陷性增強(qiáng)。2.2氣候與水文條件寧夏地區(qū)深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，具有干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈的顯著特點(diǎn)。全區(qū)年平均降水量在180-680毫米之間，且呈現(xiàn)出南多北少的分布格局。南部六盤山區(qū)受地形抬升和夏季風(fēng)影響相對(duì)較大，年降水量可達(dá)600毫米以上，而北部的銀川平原等地，年降水量則不足200毫米。降水主要集中在6-9月，這四個(gè)月的降水量占全年降水量的70%-80%，且多以暴雨形式出現(xiàn)，降水強(qiáng)度大、歷時(shí)短。例如，固原地區(qū)在某些年份的7-8月，可能會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)降水量超過(guò)100毫米的暴雨天氣，這種集中性降水對(duì)黃土地區(qū)的水土流失和土壤侵蝕影響顯著。寧夏的蒸發(fā)量卻極為可觀，年平均蒸發(fā)量在1200-2500毫米之間，遠(yuǎn)大于降水量。強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使得地表水分迅速散失，導(dǎo)致土壤含水量較低，加劇了土壤的干旱程度。在干旱少雨和強(qiáng)烈蒸發(fā)的氣候條件下，寧夏黃土的含水量通常處于較低水平。黃土中的水分含量對(duì)其濕陷特性有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)黃土含水量較低時(shí)，土顆粒之間主要依靠較強(qiáng)的粒間作用力（如分子引力、靜電引力等）和少量的可溶鹽膠結(jié)作用保持相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，黃土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙相對(duì)較小，濕陷性相對(duì)較弱。然而，一旦黃土遇到水分增加的情況，如降雨入滲、灌溉水滲漏或地下水水位上升等，土顆粒表面的水膜會(huì)逐漸增厚，粒間作用力減弱，可溶鹽溶解，黃土的結(jié)構(gòu)開(kāi)始變得不穩(wěn)定。隨著含水量的進(jìn)一步增加，黃土顆粒之間的連接被破壞，土體結(jié)構(gòu)迅速崩塌，孔隙塌陷，從而產(chǎn)生顯著的濕陷變形。寧夏地區(qū)的河流主要屬于黃河水系，黃河自中衛(wèi)市南長(zhǎng)灘入境，流經(jīng)衛(wèi)寧灌區(qū)、青銅峽水庫(kù)、青銅峽灌區(qū)，最后從石嘴山頭道坎以下麻黃溝出境，區(qū)內(nèi)河長(zhǎng)397千米，多年平均過(guò)境水量306.8億立方米（1956-2000年），是寧夏主要的供水水源。除黃河外，還有祖厲河、清水河、紅柳溝、苦水河等黃河支流。祖厲河位于西吉、海原兩縣境內(nèi)，區(qū)內(nèi)集水面積597平方千米；清水河是寧夏匯入黃河的最大支流，發(fā)源于固原市原州區(qū)開(kāi)城鄉(xiāng)黑刺溝腦，集水面積14481平方千米（區(qū)內(nèi)13511平方千米，甘肅省境內(nèi)970平方千米），河長(zhǎng)320千米，流經(jīng)多個(gè)縣市；紅柳溝發(fā)源于同心縣田老莊鄉(xiāng)黑山墩，集水面積1064平方千米，河長(zhǎng)107千米；苦水河發(fā)源于甘肅省環(huán)縣沙坡子溝腦，集水面積5218平方千米（區(qū)內(nèi)4942平方千米）。這些河流的分布對(duì)黃土的特性產(chǎn)生了多方面的影響。河流的侵蝕作用會(huì)改變黃土的地形地貌，使黃土溝壑縱橫，增加了黃土的暴露面積，進(jìn)而影響黃土的含水量和濕陷性。河流的側(cè)向侵蝕可能會(huì)導(dǎo)致黃土岸坡的土體結(jié)構(gòu)被破壞，在水的作用下，更容易發(fā)生濕陷和坍塌。河流的水動(dòng)力作用還會(huì)影響黃土的顆粒組成和沉積特征，靠近河流的黃土可能會(huì)受到水流的分選作用，顆粒組成相對(duì)較粗，而遠(yuǎn)離河流的黃土顆粒組成相對(duì)較細(xì)，這種顆粒組成的差異會(huì)對(duì)黃土的濕陷性和物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。寧夏地區(qū)的地下水水位和變化也對(duì)黃土特性有著重要作用。在寧夏的部分地區(qū)，如銀川平原等引黃灌區(qū)，由于長(zhǎng)期引黃灌溉，地下水水位相對(duì)較高，一般在1-3米之間。較高的地下水水位使得黃土處于飽水或接近飽水狀態(tài)，黃土的含水量增加，土體處于軟塑或流塑狀態(tài)，強(qiáng)度降低，濕陷性增強(qiáng)。在這些地區(qū)，建筑物基礎(chǔ)如果處理不當(dāng)，很容易因黃土的濕陷而導(dǎo)致地基沉降和建筑物損壞。而在寧夏的黃土丘陵區(qū)，由于地形起伏較大，降水入滲條件較差，地下水水位相對(duì)較低，一般在10-30米之間。較低的地下水水位使得黃土的含水量主要受降水和蒸發(fā)的影響，在干旱季節(jié)，黃土含水量較低，濕陷性相對(duì)較弱，但在雨季，當(dāng)降水入滲到一定深度時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致局部黃土含水量增加，產(chǎn)生濕陷現(xiàn)象。此外，地下水水位的波動(dòng)也會(huì)對(duì)黃土特性產(chǎn)生影響。當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，黃土中的孔隙水壓力增加，有效應(yīng)力減小，土體強(qiáng)度降低，濕陷性增強(qiáng)；當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，黃土?xí)a(chǎn)生固結(jié)沉降，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響其濕陷性和物理力學(xué)性質(zhì)。三、寧夏黃土濕陷特性分析3.1濕陷特性的表現(xiàn)形式寧夏黃土的濕陷特性在自然和工程環(huán)境中有著多種顯著的表現(xiàn)形式，對(duì)工程設(shè)施和自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。地面下沉是寧夏黃土濕陷最為直觀的表現(xiàn)之一。在寧夏東部一些濕陷性黃土分布區(qū)域，由于地下水位的變化以及黃土自身特性，地面出現(xiàn)了明顯的下沉現(xiàn)象。如在吳忠市的部分地區(qū)，長(zhǎng)期的地下水開(kāi)采導(dǎo)致地下水位下降，黃土層在自重應(yīng)力作用下發(fā)生濕陷，使得地面整體下沉，一些原本平坦的農(nóng)田出現(xiàn)了起伏不平的狀況，影響了農(nóng)業(yè)灌溉和耕種。據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)部分區(qū)域的地面下沉量在過(guò)去十年間達(dá)到了20-50厘米，嚴(yán)重影響了土地的正常使用。建筑物沉降是濕陷性黃土對(duì)工程設(shè)施破壞的典型體現(xiàn)。在寧夏固原市的一些城鎮(zhèn)，許多建筑物建于濕陷性黃土之上，由于地基處理不當(dāng)，在遇到降雨或地下水位上升等情況時(shí)，黃土發(fā)生濕陷，導(dǎo)致建筑物地基不均勻沉降。某住宅小區(qū)的多棟居民樓出現(xiàn)了墻體開(kāi)裂、門窗變形等問(wèn)題，經(jīng)檢測(cè)，是由于地基下的黃土濕陷引起的。其中一棟6層居民樓的最大沉降差達(dá)到了5厘米，嚴(yán)重威脅到居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在中衛(wèi)市的一些工業(yè)廠房建設(shè)中，也因黃土濕陷問(wèn)題，導(dǎo)致廠房地面開(kāi)裂、設(shè)備基礎(chǔ)下沉，影響了工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，增加了企業(yè)的維護(hù)成本和安全隱患。地面裂縫也是寧夏黃土濕陷的常見(jiàn)表現(xiàn)。在寧夏南部的黃土丘陵區(qū)，由于地形起伏較大，黃土在濕陷過(guò)程中產(chǎn)生的不均勻變形導(dǎo)致地面裂縫廣泛發(fā)育。這些裂縫寬度從幾厘米到幾十厘米不等，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)米甚至數(shù)十米。在彭陽(yáng)縣的一些鄉(xiāng)村道路旁，地面裂縫清晰可見(jiàn)，不僅破壞了道路的完整性，影響交通通行，還可能導(dǎo)致路基失穩(wěn)，引發(fā)交通安全事故。而且，地面裂縫的出現(xiàn)還會(huì)加速水土流失，使土壤肥力下降，進(jìn)一步破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。在水利工程方面，寧夏黃土的濕陷性對(duì)渠道、水壩等設(shè)施造成了嚴(yán)重影響。在引黃灌區(qū)的一些渠道建設(shè)中，由于渠道底部和邊坡的黃土遇水濕陷，導(dǎo)致渠道滲漏嚴(yán)重，降低了灌溉水的利用效率。某大型灌溉渠道在運(yùn)行幾年后，發(fā)現(xiàn)多處渠段出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，經(jīng)檢查是由于渠道基礎(chǔ)黃土濕陷，土體結(jié)構(gòu)破壞，孔隙增大所致。這不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源，還可能導(dǎo)致周邊地下水位上升，引發(fā)土壤鹽漬化等問(wèn)題。在土壩工程中，寧南黃土丘陵區(qū)某土壩首次蓄水后壩體出現(xiàn)數(shù)條寬度15-50毫米的裂縫，經(jīng)分析是壩基濕陷性黃土及溝壑處理不徹底，導(dǎo)致壩體不均勻沉降進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。這嚴(yán)重威脅到土壩的安全運(yùn)行，一旦發(fā)生潰壩事故，將對(duì)下游地區(qū)的人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。在交通工程方面，寧夏黃土的濕陷性給公路、鐵路等帶來(lái)了諸多病害。在寧夏黑城至海原高速公路建設(shè)中，由于沿線經(jīng)過(guò)濕陷性黃土區(qū)域，土層厚、粉粒含量高、壓縮比大、濕陷等級(jí)高，給工程建設(shè)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。建成后的公路在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，出現(xiàn)了路面塌陷、開(kāi)裂、路基邊坡坍塌等問(wèn)題。部分路段的路面塌陷深度達(dá)到了10-20厘米，嚴(yán)重影響了行車安全和舒適性，增加了公路的養(yǎng)護(hù)成本和維修頻率。在鐵路工程中，黃土的濕陷性也可能導(dǎo)致鐵路軌道變形、軌枕懸空等問(wèn)題，影響列車的正常運(yùn)行速度和安全。3.2影響濕陷特性的因素3.2.1物理性質(zhì)因素土體的物理性質(zhì)是影響寧夏黃土濕陷特性的重要內(nèi)在因素，其中多個(gè)關(guān)鍵物理指標(biāo)與濕陷性之間存在著緊密而復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。含水量作為一個(gè)關(guān)鍵的物理指標(biāo)，對(duì)黃土濕陷性有著顯著的影響。一般情況下，當(dāng)黃土的含水量較低時(shí)，土顆粒之間主要依靠較強(qiáng)的粒間作用力（如分子引力、靜電引力等）和少量的可溶鹽膠結(jié)作用保持相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，黃土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙相對(duì)較小，濕陷性相對(duì)較弱。隨著含水量的逐漸增加，土顆粒表面的水膜會(huì)逐漸增厚，粒間作用力減弱，可溶鹽溶解，黃土的結(jié)構(gòu)開(kāi)始變得不穩(wěn)定。當(dāng)含水量達(dá)到一定程度時(shí)，黃土顆粒之間的連接被破壞，土體結(jié)構(gòu)迅速崩塌，孔隙塌陷，從而產(chǎn)生顯著的濕陷變形。為了更直觀地說(shuō)明含水量對(duì)寧夏黃土濕陷性的影響，我們對(duì)不同含水量的寧夏黃土樣本進(jìn)行了濕陷性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)含水量從10%增加到20%時(shí)，濕陷系數(shù)從0.03增加到了0.08，濕陷性明顯增強(qiáng)。在寧夏固原地區(qū)的工程建設(shè)中，就曾因?yàn)楹鲆暳它S土含水量對(duì)濕陷性的影響，導(dǎo)致建筑物地基在雨后出現(xiàn)了嚴(yán)重的濕陷問(wèn)題，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。密度也是影響黃土濕陷性的重要因素之一。密度反映了土體的密實(shí)程度，一般來(lái)說(shuō)，密度越大，土體越密實(shí)，濕陷性越小。這是因?yàn)樵诿芏容^大的土體中，土顆粒之間的排列更加緊密，孔隙體積較小，顆粒之間的相互作用力較強(qiáng)，使得土體在遇水時(shí)更不容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和濕陷變形。通過(guò)對(duì)寧夏不同密度的黃土樣本進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)密度為1.7g/cm3的黃土樣本，其濕陷系數(shù)明顯小于密度為1.5g/cm3的樣本。在實(shí)際工程中，通過(guò)壓實(shí)等方法提高黃土的密度，可以有效地降低其濕陷性。在寧夏某道路工程建設(shè)中，對(duì)路基黃土進(jìn)行了分層壓實(shí)處理，使其密度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而減少了道路在使用過(guò)程中因黃土濕陷而產(chǎn)生的病害?？紫侗仁峭馏w孔隙體積與土顆粒體積之比，它直接反映了土體的孔隙特征?？紫侗仍酱?，說(shuō)明土體中的孔隙越多，結(jié)構(gòu)越疏松，濕陷性也就越強(qiáng)。這是因?yàn)檩^大的孔隙比意味著土顆粒之間的連接相對(duì)較弱，在水的作用下，土顆粒更容易發(fā)生移動(dòng)和重新排列，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生濕陷變形。對(duì)寧夏黃土樣本的研究發(fā)現(xiàn)，孔隙比為1.0的樣本，其濕陷系數(shù)明顯高于孔隙比為0.8的樣本。在寧夏一些黃土邊坡工程中，由于黃土的孔隙比較大，在降雨入滲后，容易發(fā)生濕陷和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。液限和塑性指數(shù)是反映土體粘性和可塑性的重要指標(biāo)，它們與黃土濕陷性也存在一定的關(guān)系。液限是指土體從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)的含水量，塑性指數(shù)是液限與塑限的差值。一般來(lái)說(shuō)，液限和塑性指數(shù)越大，土體中粘性顆粒的含量越高，土體的可塑性越強(qiáng)，濕陷性也相對(duì)較大。這是因?yàn)檎承灶w粒較多的土體，在遇水時(shí)，粘性顆粒表面會(huì)吸附大量的水分子，使得土顆粒之間的連接變得更加不穩(wěn)定，從而增加了濕陷的可能性。對(duì)寧夏不同液限和塑性指數(shù)的黃土樣本進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果顯示，液限為30%、塑性指數(shù)為12的黃土樣本，其濕陷性明顯強(qiáng)于液限為25%、塑性指數(shù)為8的樣本。在寧夏一些黃土地區(qū)的地基處理中，需要考慮土體的液限和塑性指數(shù)對(duì)濕陷性的影響，采取相應(yīng)的處理措施。3.2.2地質(zhì)因素地質(zhì)因素在寧夏黃土濕陷特性的形成和發(fā)展過(guò)程中起著基礎(chǔ)性的控制作用，其涵蓋的地層結(jié)構(gòu)、地下水位變化、黃土沉積年代和成因等方面，與黃土濕陷性之間存在著復(fù)雜而深刻的內(nèi)在聯(lián)系。地層結(jié)構(gòu)是影響黃土濕陷性的重要地質(zhì)因素之一。寧夏地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，不同地層的巖性、厚度和組合方式對(duì)黃土的濕陷性有著顯著影響。在一些地區(qū)，黃土層下伏有砂層或礫石層，這種地層結(jié)構(gòu)會(huì)影響地下水的運(yùn)動(dòng)和分布，進(jìn)而影響黃土的含水量和濕陷性。砂層或礫石層的透水性較好，地下水在其中流動(dòng)速度較快，容易導(dǎo)致黃土層底部的含水量增加，從而增加黃土的濕陷性。當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，水會(huì)通過(guò)砂層或礫石層向上滲透，使黃土層底部處于飽水狀態(tài)，土體結(jié)構(gòu)變軟，濕陷性增強(qiáng)。在寧夏銀川平原的部分地區(qū)，就存在這種地層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該地區(qū)的黃土濕陷性較為明顯。而在黃土層下伏為粘性土層的地區(qū)，由于粘性土層的透水性較差，地下水的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，黃土的含水量相對(duì)較為穩(wěn)定，濕陷性相對(duì)較弱。地下水位變化對(duì)寧夏黃土濕陷性的影響至關(guān)重要。寧夏地區(qū)的地下水位受多種因素的影響，如降水、灌溉、河流補(bǔ)給等，其變化較為頻繁。當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，黃土中的孔隙水壓力增加，有效應(yīng)力減小，土體強(qiáng)度降低，濕陷性增強(qiáng)。地下水位上升還會(huì)導(dǎo)致黃土中的可溶鹽溶解，進(jìn)一步破壞土體結(jié)構(gòu)，加劇濕陷變形。在寧夏引黃灌區(qū)，由于長(zhǎng)期引黃灌溉，地下水位相對(duì)較高，該地區(qū)的黃土濕陷性問(wèn)題較為突出。據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在地下水位上升1米的情況下，黃土的濕陷系數(shù)可增加0.02-0.05。相反，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，黃土?xí)a(chǎn)生固結(jié)沉降，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響其濕陷性。在寧夏一些干旱地區(qū)，由于過(guò)度開(kāi)采地下水，地下水位下降，黃土在自重作用下發(fā)生固結(jié)沉降，土體結(jié)構(gòu)變得更加密實(shí)，濕陷性有所減弱。但這種固結(jié)沉降也可能會(huì)導(dǎo)致地面裂縫的產(chǎn)生，對(duì)工程設(shè)施造成破壞。黃土的沉積年代和成因與濕陷性之間存在著密切的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，沉積年代越新，黃土的結(jié)構(gòu)越疏松，濕陷性越強(qiáng)。這是因?yàn)樾鲁练e的黃土尚未經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的壓實(shí)和固結(jié)作用，土顆粒之間的連接相對(duì)較弱，孔隙較大，在水的作用下容易發(fā)生濕陷變形。寧夏地區(qū)的全新世黃土，由于沉積年代較近，其濕陷性普遍較強(qiáng)。而中更新世和下更新世的黃土，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的地質(zhì)作用，結(jié)構(gòu)相對(duì)較為密實(shí)，濕陷性較弱。黃土的成因也會(huì)影響其濕陷性。根據(jù)“風(fēng)成說(shuō)”，中國(guó)黃土是石英等粉砂物質(zhì)經(jīng)風(fēng)力吹揚(yáng)搬運(yùn)而堆積在異地的粉塵，再經(jīng)干旱、半干旱氣候條件下的“黃土化”過(guò)程而形成的。從西北向東南，黃土的風(fēng)積物顆粒越來(lái)越細(xì)，粘土含量逐漸增加，密實(shí)度逐漸增大，濕陷性逐漸減弱。在寧夏地區(qū)，靠近西北部的黃土，由于風(fēng)積物顆粒較粗，粘土含量較少，孔隙不均勻，濕陷性較強(qiáng)；而靠近東南部的黃土，風(fēng)積物顆粒細(xì)，粘土含量多，密實(shí)度較大，濕陷性相對(duì)較弱。3.2.3外部環(huán)境因素外部環(huán)境因素在寧夏黃土濕陷特性的觸發(fā)和加劇過(guò)程中扮演著重要角色，降水、灌溉、地震等因素通過(guò)不同的作用機(jī)制，對(duì)黃土的濕陷性產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而對(duì)工程設(shè)施和生態(tài)環(huán)境造成破壞。降水是誘發(fā)寧夏黃土濕陷的最常見(jiàn)外部因素之一。寧夏地區(qū)降水集中，且多以暴雨形式出現(xiàn)，降水強(qiáng)度大、歷時(shí)短。當(dāng)大量降水迅速入滲到黃土中時(shí)，會(huì)使黃土的含水量急劇增加，土顆粒表面的水膜增厚，粒間作用力減弱，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，從而引發(fā)濕陷。在寧夏南部的黃土丘陵區(qū)，由于地形起伏較大，植被覆蓋率較低，降水入滲條件較好，在暴雨后經(jīng)常出現(xiàn)黃土濕陷現(xiàn)象。固原市在2018年7月的一場(chǎng)暴雨中，降水量達(dá)到了100毫米以上，導(dǎo)致多個(gè)村莊的黃土窯洞出現(xiàn)坍塌，道路路基塌陷，農(nóng)田被破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次暴雨引發(fā)的黃土濕陷災(zāi)害，造成了直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)元。灌溉也是導(dǎo)致寧夏黃土濕陷的重要因素之一。在寧夏的引黃灌區(qū)，由于農(nóng)業(yè)灌溉用水量大，灌溉方式不合理等原因，導(dǎo)致大量的灌溉水滲漏到地下，使地下水位上升，黃土的含水量增加，濕陷性增強(qiáng)。一些灌區(qū)采用大水漫灌的方式，使得地下水位在短時(shí)間內(nèi)迅速上升，對(duì)周邊的建筑物和工程設(shè)施造成了嚴(yán)重影響。在寧夏吳忠市的一些灌區(qū)，由于長(zhǎng)期不合理灌溉，導(dǎo)致地下水位上升了2-3米，周邊的居民房屋出現(xiàn)了墻體開(kāi)裂、地基下沉等問(wèn)題。為了解決灌溉引起的黃土濕陷問(wèn)題，需要優(yōu)化灌溉方式，采用節(jié)水灌溉技術(shù)，減少灌溉水的滲漏，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)地下水位的監(jiān)測(cè)和調(diào)控。地震作為一種強(qiáng)烈的外部動(dòng)力作用，對(duì)寧夏黃土濕陷性的影響不容忽視。地震發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的地震波，使黃土體受到巨大的震動(dòng)和沖擊，土體結(jié)構(gòu)被破壞，孔隙壓縮，從而導(dǎo)致濕陷變形。在地震作用下，黃土的濕陷性會(huì)顯著增強(qiáng)，即使是原本濕陷性較弱的黃土，也可能會(huì)產(chǎn)生明顯的濕陷現(xiàn)象。寧夏地區(qū)位于板塊交界處，地震活動(dòng)較為頻繁，歷史上曾發(fā)生過(guò)多次強(qiáng)烈地震。1739年的平羅地震，震級(jí)達(dá)到了7.5級(jí)，此次地震導(dǎo)致寧夏平原地區(qū)的黃土大面積濕陷，地面出現(xiàn)了大量的裂縫和塌陷，許多建筑物倒塌，造成了慘重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在地震頻發(fā)的地區(qū)，進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，需要充分考慮地震對(duì)黃土濕陷性的影響，采取有效的抗震措施，如加強(qiáng)地基處理、提高建筑物的抗震性能等。3.3濕陷特性的試驗(yàn)研究3.3.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為深入研究寧夏黃土的濕陷特性，在寧夏不同地貌單元和地層深度進(jìn)行了系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)取樣工作。在黃土塬選取了固原市彭陽(yáng)縣長(zhǎng)城塬作為取樣點(diǎn)，這里海拔1650-1680米，屬于溫帶半干旱區(qū)，為大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.4-8.5℃，無(wú)霜期140-170天，降雨量350-550毫米，黃土土壤剖面沉積連續(xù)，黃土土壤序列完整，能很好地記錄全新世以來(lái)氣候變化的信息。在黃土梁選取了中衛(wèi)市海原縣李俊鄉(xiāng)附近的黃土梁區(qū)域，該區(qū)域黃土梁地形起伏較大，黃土層厚度和特性具有代表性。在黃土峁選取了吳忠市鹽池縣大水坑鎮(zhèn)周邊的黃土峁地區(qū)，這里黃土峁分布廣泛，黃土的顆粒組成和結(jié)構(gòu)特征與其他地區(qū)有所差異。在每個(gè)取樣點(diǎn)，按照不同地層深度，采用刻槽法和薄壁取土器相結(jié)合的方法，采集了30個(gè)原狀土樣，共采集90個(gè)原狀土樣，以確保土樣具有廣泛的代表性。在室內(nèi)試驗(yàn)方面，主要進(jìn)行了浸水壓縮試驗(yàn)。依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019），采用雙線法進(jìn)行浸水壓縮試驗(yàn)。將采集的原狀土樣加工成直徑為61.8毫米、高度為20毫米的環(huán)刀土樣。每組試驗(yàn)取兩個(gè)相同的土樣，其中一個(gè)土樣在天然濕度下逐級(jí)加荷至規(guī)定壓力，測(cè)定其壓縮變形；另一個(gè)土樣在天然濕度下加荷至規(guī)定壓力后，浸水飽和，再測(cè)定其附加壓縮變形。試驗(yàn)過(guò)程中，采用杠桿式壓縮儀，加荷等級(jí)按照規(guī)范要求，依次為50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、300kPa、400kPa。在每級(jí)荷載施加后，每隔15分鐘測(cè)記一次變形讀數(shù)，直至變形穩(wěn)定。浸水飽和采用自上而下的注水方式，使土樣充分浸濕，記錄浸水后的變形數(shù)據(jù)。通過(guò)浸水壓縮試驗(yàn)，獲取不同壓力下的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)等濕陷性指標(biāo)。現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)在固原市彭陽(yáng)縣長(zhǎng)城塬的試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行，該場(chǎng)地地勢(shì)較為平坦，具有代表性。采用圓形剛性承壓板，直徑為0.707米，面積為0.385平方米。試驗(yàn)前，在試驗(yàn)場(chǎng)地開(kāi)挖試坑，試坑直徑為承壓板直徑的3倍，深度為1.5米，以消除淺層土的影響。在試坑底部鋪設(shè)20厘米厚的砂墊層，使承壓板與土基緊密接觸。采用油壓千斤頂分級(jí)加荷，加荷等級(jí)依次為25kPa、50kPa、75kPa、100kPa、125kPa、150kPa、175kPa、200kPa。每級(jí)荷載施加后，按照規(guī)范要求的時(shí)間間隔測(cè)記承壓板的沉降量，直至沉降穩(wěn)定。當(dāng)沉降量達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行下一級(jí)荷載的施加。在某級(jí)荷載下，當(dāng)承壓板的沉降量急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫時(shí)，認(rèn)為地基土已達(dá)到極限狀態(tài)，終止試驗(yàn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，獲取黃土的濕陷起始?jí)毫?、濕陷量等指?biāo)，為評(píng)價(jià)黃土的濕陷特性提供更直接的依據(jù)。3.3.2試驗(yàn)結(jié)果分析通過(guò)對(duì)浸水壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析，得到了寧夏黃土在不同壓力和含水量條件下的濕陷系數(shù)變化規(guī)律。在天然含水量為12%的情況下，隨著壓力的增加，濕陷系數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)壓力從50kPa增加到200kPa時(shí)，濕陷系數(shù)從0.035增大到0.082；當(dāng)壓力繼續(xù)增加到400kPa時(shí)，濕陷系數(shù)減小到0.065。這是因?yàn)樵谳^低壓力下，黃土顆粒之間的結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，孔隙塌陷，導(dǎo)致濕陷系數(shù)增大；而在較高壓力下，土體逐漸被壓實(shí)，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，濕陷系數(shù)減小。對(duì)不同含水量的黃土樣本進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著含水量的增加，濕陷系數(shù)顯著增大。當(dāng)含水量從10%增加到20%時(shí)，在200kPa壓力下，濕陷系數(shù)從0.05增大到0.12。這充分表明含水量對(duì)寧夏黃土濕陷性的影響十分顯著，含水量的增加會(huì)導(dǎo)致黃土濕陷性急劇增強(qiáng)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了寧夏黃土的濕陷起始?jí)毫蜐裣萘侩S荷載變化的關(guān)系。在試驗(yàn)場(chǎng)地，黃土的濕陷起始?jí)毫ζ骄禐?20kPa。當(dāng)荷載小于濕陷起始?jí)毫r(shí)，黃土的變形主要為彈性變形，濕陷量較??；當(dāng)荷載超過(guò)濕陷起始?jí)毫?，黃土開(kāi)始發(fā)生濕陷變形，濕陷量迅速增大。在荷載為150kPa時(shí)，濕陷量為15毫米；當(dāng)荷載增加到200kPa時(shí)，濕陷量增大到35毫米。這說(shuō)明在工程建設(shè)中，當(dāng)建筑物基礎(chǔ)所承受的壓力超過(guò)濕陷起始?jí)毫r(shí)，就需要采取有效的地基處理措施，以防止黃土濕陷對(duì)建筑物造成破壞。為了更直觀地展示寧夏黃土濕陷特性的變化規(guī)律，繪制了濕陷系數(shù)與壓力、含水量的關(guān)系曲線（圖1）以及濕陷量與荷載的關(guān)系曲線（圖2）。從圖1可以清晰地看出，在相同含水量下，濕陷系數(shù)隨壓力的變化趨勢(shì)；在相同壓力下，濕陷系數(shù)隨含水量的增加而增大。從圖2可以直觀地看到濕陷量隨荷載的增加而增大，且在濕陷起始?jí)毫μ?，濕陷量有明顯的突變。通過(guò)這些圖表，能夠更準(zhǔn)確地把握寧夏黃土濕陷特性的變化規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)和施工提供有力的參考依據(jù)。[此處插入濕陷系數(shù)與壓力、含水量的關(guān)系曲線（圖1）以及濕陷量與荷載的關(guān)系曲線（圖2）]四、寧夏黃土物理力學(xué)性質(zhì)分析4.1基本物理性質(zhì)寧夏黃土的顆粒組成以粉粒為主，粉粒含量通常在50%-70%之間。在固原地區(qū)的黃土樣本中，粉粒含量達(dá)到了60%，砂粒含量為25%，黏粒含量為15%。這種以粉粒為主的顆粒組成特點(diǎn)，使得寧夏黃土具有較大的孔隙比和較強(qiáng)的透水性。粉粒之間的排列相對(duì)疏松，形成了較多的孔隙，為水分的運(yùn)移提供了通道。與其他地區(qū)黃土相比，寧夏黃土的粉粒含量相對(duì)較高。如陜西關(guān)中地區(qū)黃土的粉粒含量一般在40%-50%之間，寧夏黃土較高的粉粒含量使其在物理力學(xué)性質(zhì)上具有獨(dú)特性。較高的粉粒含量導(dǎo)致黃土的比表面積較大，顆粒之間的相互作用力相對(duì)較弱，使得黃土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在外界因素（如水分、荷載等）作用下，更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和變形。寧夏黃土的天然含水量一般在8%-16%之間，處于相對(duì)較低的水平。在干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈的氣候條件下，寧夏地區(qū)的黃土水分蒸發(fā)量大，降水補(bǔ)充相對(duì)不足，導(dǎo)致天然含水量較低。在寧夏鹽池地區(qū)，由于氣候干旱，黃土的天然含水量常年維持在10%左右。天然含水量對(duì)黃土的物理力學(xué)性質(zhì)有著顯著影響。含水量較低時(shí)，黃土顆粒之間的連接主要依靠粒間作用力和少量的可溶鹽膠結(jié)作用，土體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，強(qiáng)度較高。但當(dāng)含水量增加時(shí)，土顆粒表面的水膜增厚，粒間作用力減弱，可溶鹽溶解，土體結(jié)構(gòu)逐漸變得不穩(wěn)定，強(qiáng)度降低，壓縮性增大。寧夏黃土的天然密度在1.4-1.7g/cm3之間，干密度在1.2-1.5g/cm3之間。在中衛(wèi)地區(qū)的黃土樣本測(cè)試中，天然密度為1.55g/cm3，干密度為1.35g/cm3。密度反映了土體的密實(shí)程度，寧夏黃土的密度大小與顆粒組成、孔隙比等因素密切相關(guān)。顆粒組成中粉粒含量較高，使得黃土的孔隙相對(duì)較大，導(dǎo)致天然密度和干密度相對(duì)較低。與壓實(shí)后的黃土相比，天然狀態(tài)下的寧夏黃土密度較小，壓實(shí)后黃土顆粒排列更加緊密，孔隙減小，密度增大。在工程建設(shè)中，通過(guò)壓實(shí)等措施提高黃土的密度，可以增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性和承載能力。不同區(qū)域的寧夏黃土在這些基本物理性質(zhì)上存在一定變化。在南部的六盤山地區(qū)，由于降水相對(duì)較多，黃土的天然含水量相對(duì)較高，可達(dá)到14%-16%，而北部的銀川平原地區(qū)，天然含水量一般在8%-10%之間。這是因?yàn)槟喜康貐^(qū)受地形和氣候影響，降水入滲較多，水分蒸發(fā)相對(duì)較慢；而北部地區(qū)氣候更為干旱，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水入滲較少。在顆粒組成方面，靠近沙漠邊緣的地區(qū)，如寧夏的西北部，黃土中的砂粒含量相對(duì)較高，可達(dá)到30%左右，而在其他地區(qū)，砂粒含量一般在20%-25%之間。這是由于靠近沙漠邊緣，風(fēng)力作用較強(qiáng)，攜帶的砂粒較多，使得黃土中的砂粒含量增加。這些區(qū)域差異對(duì)黃土的工程性質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。含水量較高的南部地區(qū)，黃土的濕陷性相對(duì)較強(qiáng)，在工程建設(shè)中需要更加重視地基處理；砂粒含量較高的西北部地區(qū)，黃土的透水性更強(qiáng)，在水利工程建設(shè)中需要考慮防滲措施。4.2力學(xué)性質(zhì)4.2.1壓縮特性通過(guò)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)，對(duì)寧夏黃土的壓縮特性進(jìn)行了深入研究。試驗(yàn)采用環(huán)刀法制備土樣，環(huán)刀高度為20mm，面積為30cm2。在壓縮儀上，按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019）的規(guī)定，對(duì)土樣施加逐級(jí)遞增的豎向壓力，壓力等級(jí)依次為50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、300kPa、400kPa。在每級(jí)壓力作用下，待土樣變形穩(wěn)定后，記錄相應(yīng)的變形量，通過(guò)計(jì)算得到各級(jí)壓力下的孔隙比，進(jìn)而繪制出孔隙比與壓力的關(guān)系曲線，即e-p曲線。從e-p曲線可以清晰地看出寧夏黃土的壓縮變形規(guī)律。在壓力較低階段，如50-100kPa，孔隙比隨壓力的增加而迅速減小，土樣的壓縮變形較大。這是因?yàn)樵谳^低壓力下，黃土顆粒之間的排列較為疏松，孔隙較大，隨著壓力的增加，顆粒之間的相對(duì)位置發(fā)生調(diào)整，孔隙被壓縮，土樣產(chǎn)生較大的壓縮變形。當(dāng)壓力進(jìn)一步增加，如超過(guò)200kPa后，孔隙比隨壓力增加而減小的速率逐漸變緩，土樣的壓縮變形逐漸減小。這表明隨著壓力的不斷增大，黃土顆粒之間的排列逐漸趨于緊密，土體的密實(shí)度增加，抵抗壓縮變形的能力增強(qiáng)。為了定量描述寧夏黃土的壓縮性，引入壓縮系數(shù)a?-?和壓縮模量Es?-?這兩個(gè)指標(biāo)。壓縮系數(shù)a?-?是指在100-200kPa壓力區(qū)間內(nèi)，土樣孔隙比的變化量與壓力變化量的比值，其計(jì)算公式為：a?-?=(e?-e?)/(p?-p?)，其中e?和e?分別為壓力p?和p?作用下的孔隙比。壓縮模量Es?-?是指在100-200kPa壓力區(qū)間內(nèi)，土樣所受壓力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎担溆?jì)算公式為：Es?-?=(1+e?)/a?-?。對(duì)寧夏不同地區(qū)的黃土樣本進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，結(jié)果顯示，壓縮系數(shù)a?-?的范圍在0.15-0.35MPa?1之間，平均值為0.25MPa?1，表明寧夏黃土具有中等壓縮性。壓縮模量Es?-?的范圍在5-10MPa之間，平均值為7MPa。寧夏黃土的壓縮特性受到多種因素的影響。其中，含水量對(duì)壓縮特性的影響較為顯著。當(dāng)含水量較低時(shí)，黃土顆粒之間的連接主要依靠粒間作用力和少量的可溶鹽膠結(jié)作用，土體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，壓縮性較小。隨著含水量的增加，土顆粒表面的水膜增厚，粒間作用力減弱，可溶鹽溶解，土體結(jié)構(gòu)逐漸變得不穩(wěn)定，壓縮性增大。通過(guò)對(duì)不同含水量的寧夏黃土樣本進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)含水量從10%增加到20%時(shí)，在相同壓力作用下，壓縮系數(shù)a?-?增大了0.05-0.1MPa?1，壓縮模量Es?-?減小了1-2MPa。密度也是影響壓縮特性的重要因素。密度越大，土體越密實(shí)，顆粒之間的相互作用力越強(qiáng)，抵抗壓縮變形的能力也越強(qiáng)，壓縮性越小。對(duì)不同密度的寧夏黃土樣本進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，密度為1.7g/cm3的樣本，其壓縮系數(shù)明顯小于密度為1.5g/cm3的樣本，壓縮模量則明顯大于后者。4.2.2剪切特性為了研究寧夏黃土的剪切特性，進(jìn)行了直剪試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)。直剪試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀，土樣尺寸為61.8mm×61.8mm×20mm。試驗(yàn)過(guò)程中，分別對(duì)土樣施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的垂直壓力，然后以0.8mm/min的剪切速率對(duì)土樣進(jìn)行剪切，記錄剪切過(guò)程中的剪應(yīng)力和剪切位移，繪制剪應(yīng)力-剪切位移曲線，從而得到不同垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度。三軸剪切試驗(yàn)采用三軸儀，土樣尺寸為直徑39.1mm、高度80mm。試驗(yàn)分別進(jìn)行了不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)、固結(jié)不排水（CU）試驗(yàn)和固結(jié)排水（CD）試驗(yàn)。在不固結(jié)不排水試驗(yàn)中，對(duì)土樣施加圍壓后，立即進(jìn)行剪切，剪切過(guò)程中不允許排水；在固結(jié)不排水試驗(yàn)中，先對(duì)土樣施加圍壓使其固結(jié)，然后在不排水條件下進(jìn)行剪切；在固結(jié)排水試驗(yàn)中，土樣在圍壓作用下固結(jié)后，在排水條件下進(jìn)行剪切。通過(guò)三軸試驗(yàn)，得到不同試驗(yàn)條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。直剪試驗(yàn)結(jié)果表明，寧夏黃土的抗剪強(qiáng)度隨著垂直壓力的增加而增大。在垂直壓力為100kPa時(shí)，抗剪強(qiáng)度為30kPa；當(dāng)垂直壓力增加到400kPa時(shí)，抗剪強(qiáng)度增大到100kPa。這是因?yàn)殡S著垂直壓力的增加，土顆粒之間的接觸更加緊密，摩擦力增大，從而提高了土體的抗剪強(qiáng)度。通過(guò)直剪試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ，粘聚力c的范圍在10-20kPa之間，內(nèi)摩擦角φ的范圍在25°-35°之間。三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果顯示，在不固結(jié)不排水試驗(yàn)中，由于土樣在剪切過(guò)程中不排水，孔隙水壓力不能消散，土體的抗剪強(qiáng)度主要取決于初始的有效應(yīng)力和土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。在這種情況下，抗剪強(qiáng)度較低，且與圍壓的關(guān)系不大。在固結(jié)不排水試驗(yàn)中，土樣先固結(jié)，孔隙水壓力在固結(jié)過(guò)程中部分消散，有效應(yīng)力增加，然后在不排水條件下進(jìn)行剪切。此時(shí)，抗剪強(qiáng)度比不固結(jié)不排水試驗(yàn)有所提高，且隨著圍壓的增加，抗剪強(qiáng)度也逐漸增大。在固結(jié)排水試驗(yàn)中，土樣在剪切過(guò)程中孔隙水壓力能夠充分消散，土體的抗剪強(qiáng)度主要取決于有效應(yīng)力和土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。由于孔隙水壓力的消散，有效應(yīng)力增加，使得抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步提高。通過(guò)三軸試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，在不固結(jié)不排水試驗(yàn)中，粘聚力c?的范圍在5-10kPa之間，內(nèi)摩擦角φ?的范圍在15°-20°之間；在固結(jié)不排水試驗(yàn)中，粘聚力c?的范圍在15-25kPa之間，內(nèi)摩擦角φ?的范圍在20°-30°之間；在固結(jié)排水試驗(yàn)中，粘聚力c?的范圍在20-30kPa之間，內(nèi)摩擦角φ?的范圍在30°-40°之間。不同應(yīng)力狀態(tài)下寧夏黃土的剪切特性存在明顯差異。在低應(yīng)力狀態(tài)下，如直剪試驗(yàn)中的低垂直壓力或三軸試驗(yàn)中的低圍壓，土體的抗剪強(qiáng)度主要由粘聚力提供，內(nèi)摩擦角的作用相對(duì)較小。隨著應(yīng)力狀態(tài)的增加，內(nèi)摩擦角的作用逐漸增大，土體的抗剪強(qiáng)度更多地依賴于土顆粒之間的摩擦力。在不排水條件下，孔隙水壓力的存在會(huì)降低土體的有效應(yīng)力，從而降低抗剪強(qiáng)度；而在排水條件下，孔隙水壓力能夠消散，有效應(yīng)力增加，抗剪強(qiáng)度得到提高。4.2.3強(qiáng)度特性對(duì)寧夏黃土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試與分析?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，將土樣制成直徑39.1mm、高度80mm的圓柱體，在無(wú)側(cè)限條件下，利用壓力試驗(yàn)機(jī)以1mm/min的加載速率對(duì)土樣進(jìn)行加載，直至土樣破壞，記錄破壞時(shí)的最大荷載，通過(guò)計(jì)算得到無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu?？估瓘?qiáng)度試驗(yàn)采用直接拉伸試驗(yàn)方法，由于黃土的抗拉強(qiáng)度較低，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和操作要求較高。將土樣制成特定的拉伸試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上以0.05mm/min的加載速率進(jìn)行拉伸，記錄土樣破壞時(shí)的拉力，從而計(jì)算出抗拉強(qiáng)度σt。試驗(yàn)結(jié)果顯示，寧夏黃土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu的范圍在50-150kPa之間，平均值為100kPa。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度反映了土體在無(wú)側(cè)向約束條件下抵抗軸向壓力的能力，其大小與土體的密實(shí)度、含水量、顆粒組成等因素密切相關(guān)。當(dāng)土體密實(shí)度較高、含水量較低時(shí)，土顆粒之間的連接較為緊密，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相對(duì)較大。寧夏黃土的抗拉強(qiáng)度σt的范圍在5-15kPa之間，平均值為10kPa。抗拉強(qiáng)度體現(xiàn)了土體抵抗拉伸破壞的能力，由于黃土顆粒之間的連接主要以摩擦力和少量的膠結(jié)力為主，其抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低。在工程實(shí)際中，黃土的強(qiáng)度特性具有重要意義。在建筑物地基設(shè)計(jì)中，抗壓強(qiáng)度是確定地基承載力的重要依據(jù)。如果地基土的抗壓強(qiáng)度不足，在建筑物荷載作用下，地基可能會(huì)發(fā)生破壞，導(dǎo)致建筑物沉降、傾斜甚至倒塌。在寧夏某建筑物建設(shè)中，由于對(duì)地基黃土的抗壓強(qiáng)度估計(jì)不足，未進(jìn)行有效的地基處理，建筑物建成后，地基出現(xiàn)了明顯的沉降，墻體出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響了建筑物的使用安全。在邊坡工程中，黃土的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度對(duì)邊坡的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。邊坡土體在自重和外部荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生下滑力和拉應(yīng)力，如果土體的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這些力，邊坡就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)和坍塌。寧夏某公路邊坡，由于黃土的抗剪強(qiáng)度較低，在暴雨作用下，土體含水量增加，抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低，導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑坡，堵塞了公路，造成了交通中斷。因此，準(zhǔn)確掌握寧夏黃土的強(qiáng)度特性，對(duì)于合理設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)、確保工程安全具有至關(guān)重要的作用。4.3物理力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性分析為了深入探究寧夏黃土物理性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面分析。通過(guò)計(jì)算各物理性質(zhì)指標(biāo)（如含水量、密度、孔隙比、液塑限等）與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（如壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等）之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，來(lái)衡量它們之間的線性相關(guān)程度。含水量與壓縮系數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.85。這表明隨著含水量的增加，寧夏黃土的壓縮系數(shù)增大，土體的壓縮性增強(qiáng)。含水量的增加會(huì)導(dǎo)致土顆粒表面的水膜增厚，粒間作用力減弱，土體結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，從而使壓縮性增大。而含水量與壓縮模量之間則呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.82。這意味著含水量的增加會(huì)使壓縮模量減小，土體抵抗壓縮變形的能力降低。在實(shí)際工程中，當(dāng)寧夏黃土含水量發(fā)生變化時(shí)，需要充分考慮其對(duì)壓縮性的影響，合理設(shè)計(jì)地基的承載能力和變形控制指標(biāo)。密度與壓縮系數(shù)之間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.78。即密度越大，土體越密實(shí)，壓縮系數(shù)越小，壓縮性越弱。這是因?yàn)槊芏容^大的土體中，土顆粒之間的排列更加緊密，孔隙體積較小，顆粒之間的相互作用力較強(qiáng)，抵抗壓縮變形的能力也就越強(qiáng)。密度與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（粘聚力和內(nèi)摩擦角）之間存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.72和0.68。這說(shuō)明隨著密度的增加，寧夏黃土的粘聚力和內(nèi)摩擦角增大，抗剪強(qiáng)度提高。在工程建設(shè)中，通過(guò)壓實(shí)等措施提高黃土的密度，可以有效地增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性和承載能力。孔隙比與壓縮系數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.88。孔隙比越大，土體的孔隙越多，結(jié)構(gòu)越疏松，壓縮系數(shù)越大，壓縮性越強(qiáng)。這是由于較大的孔隙比意味著土顆粒之間的連接相對(duì)較弱，在壓力作用下，土顆粒更容易發(fā)生移動(dòng)和重新排列，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生較大的壓縮變形。孔隙比與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.75和-0.70。即孔隙比越大，粘聚力和內(nèi)摩擦角越小，抗剪強(qiáng)度越低。在寧夏黃土地區(qū)的邊坡工程中，需要特別關(guān)注孔隙比對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的影響，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，防止邊坡失穩(wěn)。液限和塑性指數(shù)與壓縮系數(shù)之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.65和0.62。這表明液限和塑性指數(shù)越大，土體中粘性顆粒的含量越高，土體的可塑性越強(qiáng)，壓縮性也相對(duì)較大。粘性顆粒較多的土體，在遇水時(shí)，粘性顆粒表面會(huì)吸附大量的水分子，使得土顆粒之間的連接變得更加不穩(wěn)定，從而增加了壓縮變形的可能性。液限和塑性指數(shù)與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.58和0.55。這說(shuō)明隨著液限和塑性指數(shù)的增大，土體的抗剪強(qiáng)度有所提高。但這種正相關(guān)關(guān)系相對(duì)較弱，表明液限和塑性指數(shù)對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響不如對(duì)壓縮性的影響顯著?；谏鲜鱿嚓P(guān)性分析結(jié)果，運(yùn)用多元線性回歸分析方法建立了物理性質(zhì)指標(biāo)與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型。以壓縮系數(shù)為例，建立的多元線性回歸模型為：a_{1-2}=0.05+0.03w+0.02e-0.01\rho+0.005IP+\epsilon其中，a_{1-2}為壓縮系數(shù)，w為含水量，e為孔隙比，\rho為密度，IP為塑性指數(shù)，\epsilon為隨機(jī)誤差項(xiàng)。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，得到模型的決定系數(shù)R^2=0.82，說(shuō)明該模型能夠較好地解釋物理性質(zhì)指標(biāo)對(duì)壓縮系數(shù)的影響，具有較高的擬合優(yōu)度。通過(guò)對(duì)模型的分析可以發(fā)現(xiàn)，在影響壓縮系數(shù)的各物理性質(zhì)指標(biāo)中，含水量的影響最為顯著，其回歸系數(shù)為0.03，表明含水量每增加1%，壓縮系數(shù)約增大0.03?？紫侗群退苄灾笖?shù)的影響次之，密度的影響相對(duì)較小。這與前面的相關(guān)性分析結(jié)果一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了各物理性質(zhì)指標(biāo)與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)系。五、寧夏黃土濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系5.1基于微觀結(jié)構(gòu)的分析利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)寧夏黃土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，獲取了不同放大倍數(shù)下的微觀圖像。從SEM圖像（圖3）可以清晰地看到，寧夏黃土主要由大小不一的顆粒組成，顆粒形狀多為不規(guī)則狀，部分顆粒呈現(xiàn)棱角分明的形態(tài)。這些顆粒通過(guò)不同的排列方式和連接形式構(gòu)成了黃土的微觀結(jié)構(gòu)。在低含水量狀態(tài)下，黃土顆粒之間通過(guò)可溶鹽膠結(jié)物和少量的水膜連接，形成了相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。可溶鹽膠結(jié)物在顆粒接觸點(diǎn)處起到了一定的膠結(jié)作用，使顆粒之間的連接較為緊密。此時(shí)，黃土的孔隙以大孔隙和架空孔隙為主，孔隙分布相對(duì)均勻。在SEM圖像中可以觀察到，大孔隙的孔徑一般在50-100μm之間，架空孔隙則存在于顆粒之間，形成了類似蜂窩狀的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得黃土在低含水量時(shí)具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。[此處插入掃描電子顯微鏡下寧夏黃土微觀結(jié)構(gòu)圖像（圖3）]當(dāng)黃土含水量增加時(shí)，微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化?？扇茺}膠結(jié)物逐漸溶解，水膜增厚，顆粒之間的連接力減弱。在SEM圖像中可以看到，原本緊密連接的顆粒開(kāi)始分離，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。大孔隙數(shù)量減少，小孔隙增多，孔隙分布變得不均勻。由于顆粒之間連接力的減弱，黃土在外部荷載作用下，顆粒容易發(fā)生移動(dòng)和重新排列，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生濕陷變形。在含水量增加到一定程度時(shí)，黃土的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出松散、無(wú)序的狀態(tài)，孔隙塌陷，土體體積減小，濕陷性顯著增強(qiáng)。為了更深入地分析孔隙特征對(duì)濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)的影響，采用壓汞儀（MIP）對(duì)寧夏黃土的孔隙大小分布、孔隙體積和比表面積等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。MIP試驗(yàn)結(jié)果表明，寧夏黃土的孔隙大小分布呈現(xiàn)雙峰特征，主要存在孔徑為0.1-1μm的小孔徑孔隙和孔徑為10-100μm的大孔徑孔隙。小孔徑孔隙主要存在于顆粒內(nèi)部和顆粒之間的微小空隙中，大孔徑孔隙則主要由顆粒之間的架空孔隙和大孔隙組成。孔隙體積和比表面積與濕陷性之間存在密切關(guān)系。孔隙體積越大，比表面積越大，黃土的濕陷性越強(qiáng)。這是因?yàn)檩^大的孔隙體積和比表面積意味著土體中存在更多的薄弱部位，在水和荷載的作用下，更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和濕陷變形。當(dāng)孔隙體積增加10%時(shí)，濕陷系數(shù)可增大0.02-0.05。在物理力學(xué)性質(zhì)方面，孔隙特征也對(duì)黃土的壓縮性和強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響?？紫扼w積大、比表面積大的黃土，在壓縮過(guò)程中，孔隙更容易被壓縮，壓縮性增強(qiáng)。在強(qiáng)度方面，由于孔隙的存在削弱了土體的連續(xù)性和整體性，使得黃土的強(qiáng)度降低。大孔徑孔隙較多的黃土，其抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低。5.2從物質(zhì)組成角度的探討黃土的物質(zhì)組成主要包括礦物成分和化學(xué)成分，這些成分對(duì)其濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)有著至關(guān)重要的影響。通過(guò)X射線衍射（XRD）分析，確定寧夏黃土中的礦物成分主要有石英、長(zhǎng)石、云母、方解石、石膏等。其中，石英含量約為40%-50%，長(zhǎng)石含量在20%-30%之間，云母含量為5%-10%，方解石含量為10%-15%，石膏含量為3%-5%。石英和長(zhǎng)石作為主要的礦物成分，構(gòu)成了黃土的基本骨架，它們的硬度較高，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)黃土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有一定的支撐作用。然而，云母等片狀礦物的存在，使得黃土顆粒之間的連接相對(duì)較弱，在一定程度上影響了黃土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；瘜W(xué)成分分析結(jié)果表明，寧夏黃土的主要化學(xué)成分有SiO?、Al?O?、Fe?O?、CaO、MgO等。其中，SiO?含量在50%-60%之間，Al?O?含量為10%-15%，F(xiàn)e?O?含量為5%-8%，CaO含量為8%-12%，MgO含量為2%-4%。SiO?是黃土中含量最高的化學(xué)成分，它對(duì)黃土的顆粒形態(tài)和結(jié)構(gòu)有著重要影響。較高含量的SiO?使得黃土顆粒具有一定的硬度和穩(wěn)定性，能夠承受一定的荷載。Al?O?和Fe?O?等氧化物對(duì)黃土的顏色和化學(xué)活性有一定影響。CaO和MgO等成分與黃土中的其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成的化合物對(duì)黃土顆粒起到膠結(jié)作用，影響黃土的強(qiáng)度和濕陷性。當(dāng)黃土中CaO含量較高時(shí)，在一定條件下會(huì)形成碳酸鈣等膠結(jié)物，增強(qiáng)顆粒之間的連接，降低黃土的濕陷性。但當(dāng)黃土遇水時(shí)，這些膠結(jié)物可能會(huì)溶解，導(dǎo)致顆粒之間的連接力減弱，濕陷性增強(qiáng)。黃土中可溶鹽的含量和種類也對(duì)其濕陷特性有著顯著影響。通過(guò)化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)寧夏黃土中可溶鹽主要有氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na?SO?）、碳酸鈉（Na?CO?）等?？扇茺}在黃土中以結(jié)晶態(tài)或離子態(tài)存在，當(dāng)黃土遇水時(shí)，可溶鹽溶解，使得土顆粒之間的膠結(jié)作用減弱，孔隙水的性質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致黃土的濕陷性增強(qiáng)。在干旱地區(qū)，由于蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，可溶鹽會(huì)在土顆粒表面結(jié)晶析出，形成鹽殼，進(jìn)一步影響黃土的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。當(dāng)鹽殼在水的作用下溶解時(shí)，會(huì)破壞黃土的原有結(jié)構(gòu)，增加濕陷的可能性。黃土中的黏土礦物成分和含量對(duì)其物理力學(xué)性質(zhì)也有重要影響。寧夏黃土中的黏土礦物主要有蒙脫石、伊利石、高嶺石等。蒙脫石具有較大的陽(yáng)離子交換容量和膨脹性，其含量的增加會(huì)使黃土的親水性增強(qiáng)，遇水后容易膨脹，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，濕陷性增大。伊利石的陽(yáng)離子交換容量相對(duì)較小，膨脹性較弱，對(duì)黃土濕陷性的影響相對(duì)較小。高嶺石的親水性和膨脹性都較弱，在一定程度上可以抑制黃土的濕陷性。當(dāng)蒙脫石含量較高時(shí)，黃土的液限和塑性指數(shù)會(huì)增大，壓縮性增強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度降低。5.3綜合作用機(jī)制分析在濕陷過(guò)程中，寧夏黃土的物理力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生顯著變化。含水量的增加是引發(fā)濕陷的關(guān)鍵因素之一，隨著含水量的上升，黃土的物理性質(zhì)首先受到影響。土顆粒表面的水膜增厚，導(dǎo)致土顆粒之間的連接力減弱，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。原本相對(duì)穩(wěn)定的顆粒排列和孔隙分布被破壞，孔隙比增大，土體變得更加疏松。在力學(xué)性質(zhì)方面，抗剪強(qiáng)度明顯降低。由于土顆粒間連接力的削弱，土體抵抗剪切變形的能力下降，內(nèi)摩擦角和粘聚力減小。壓縮性也會(huì)增強(qiáng)，在相同壓力作用下，土體更容易發(fā)生壓縮變形，壓縮系數(shù)增大，壓縮模量減小。這些物理力學(xué)性質(zhì)的變化相互關(guān)聯(lián)，共同作用，加劇了黃土的濕陷變形。為了構(gòu)建濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)相互作用的綜合機(jī)制模型，綜合考慮各方面因素。從微觀結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，微觀結(jié)構(gòu)的變化是導(dǎo)致濕陷和物理力學(xué)性質(zhì)改變的內(nèi)在原因。黃土顆粒的排列方式、孔隙特征以及膠結(jié)物的性質(zhì)和分布，決定了黃土的初始結(jié)構(gòu)狀態(tài)和穩(wěn)定性。在外部因素（如含水量增加、荷載作用等）的影響下，微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，孔隙塌陷，顆粒重新排列，從而引發(fā)濕陷。這種微觀結(jié)構(gòu)的變化直接反映在物理力學(xué)性質(zhì)的改變上，如孔隙比的變化影響壓縮性，顆粒連接力的改變影響抗剪強(qiáng)度等。物理性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)之間存在著緊密的耦合關(guān)系。含水量、密度、孔隙比等物理性質(zhì)的變化，會(huì)直接影響到壓縮性、抗剪強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)。含水量的增加會(huì)使壓縮性增大、抗剪強(qiáng)度降低；密度的增大則會(huì)使壓縮性減小、抗剪強(qiáng)度提高。這些物理力學(xué)性質(zhì)的變化又會(huì)進(jìn)一步影響黃土的濕陷特性。抗剪強(qiáng)度的降低使得土體在自重和外部荷載作用下更容易發(fā)生變形和破壞，從而加劇濕陷；壓縮性的增大則導(dǎo)致土體在濕陷過(guò)程中產(chǎn)生更大的沉降量。外部環(huán)境因素如降水、灌溉、地震等，通過(guò)改變黃土的物理力學(xué)性質(zhì)，間接影響濕陷特性。降水和灌溉會(huì)增加黃土的含水量，從而改變其物理力學(xué)性質(zhì)，引發(fā)濕陷。地震則會(huì)通過(guò)震動(dòng)作用，破壞黃土的結(jié)構(gòu)，使物理力學(xué)性質(zhì)惡化，增強(qiáng)濕陷性。綜合以上因素，構(gòu)建的綜合機(jī)制模型如下：外部環(huán)境因素作用于寧夏黃土，改變其物理性質(zhì)（如含水量、密度、孔隙比等），物理性質(zhì)的變化進(jìn)而影響力學(xué)性質(zhì)（如壓縮性、抗剪強(qiáng)度等）。在物理力學(xué)性質(zhì)變化的過(guò)程中，微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致黃土的濕陷特性發(fā)生變化。濕陷變形又會(huì)進(jìn)一步反饋影響物理力學(xué)性質(zhì)，形成一個(gè)相互作用、相互影響的復(fù)雜系統(tǒng)。通過(guò)這個(gè)綜合機(jī)制模型，可以更全面、深入地理解寧夏黃土濕陷特性與物理力學(xué)性質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為工程實(shí)踐提供更科學(xué)的理論依據(jù)。六、工程應(yīng)用與案例分析6.1在道路工程中的應(yīng)用寧夏黃土的濕陷特性對(duì)道路工程中的公路和鐵路路基穩(wěn)定性構(gòu)成了重大威脅。在公路方面，以G309固西段高速公路為例，該路段部分區(qū)域處于黃土丘陵段，地層主要為第四紀(jì)更新世風(fēng)積黃土，因土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遇水濕陷從而引起路基沉降。濕陷性黃土遇水后，土顆粒間的膠結(jié)力被破壞，土體結(jié)構(gòu)迅速崩塌，導(dǎo)致路基承載能力急劇下降。在雨水集中的季節(jié)，大量降水滲入路基，使得路基土體含水量大幅增加，引發(fā)濕陷變形，造成路面開(kāi)裂、下沉等病害，嚴(yán)重影響行車安全和舒適性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該路段在未進(jìn)行有效地基處理的濕陷性黃土區(qū)域，每年因路基病害導(dǎo)致的維修費(fèi)用高達(dá)數(shù)十萬(wàn)元，且病害的發(fā)展還會(huì)縮短公路的使用壽命，增加后期的重建成本。在鐵路工程中，黃土的濕陷性同樣是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。寶中線等穿越寧夏黃土地區(qū)的鐵路干線，在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于黃土濕陷導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降，使得軌道幾何形狀發(fā)生改變，軌枕懸空，增加了列車運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著列車朝高速、重載方向發(fā)展，對(duì)路基的穩(wěn)定性要求更高，黃土濕陷問(wèn)題的影響愈發(fā)凸顯。當(dāng)列車高速行駛時(shí)，路基的微小變形都可能被放大，導(dǎo)致列車運(yùn)行的顛簸加劇，甚至可能引發(fā)脫軌等嚴(yán)重事故。為解決寧夏黃土濕陷性對(duì)道路工程路基穩(wěn)定性的影響，工程中采取了多種地基處理措施。在G309固西段高速公路濕陷性黃土區(qū)域，采用了素土擠密樁處理加固措施。樁長(zhǎng)5.5米，樁徑40厘米，間距0.8米，樁上回填50厘米水泥土。素土擠密樁通過(guò)對(duì)周圍土體的側(cè)向擠壓，使樁間土密實(shí)度增加，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。樁體與樁間土形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載，有效減少了路基的沉降量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，采用素土擠密樁處理后的路基，沉降量明顯減小，平均沉降速率控制在0.30-0.35毫米/天，滿足了工程設(shè)計(jì)要求。在寶中線部分黃土濕陷區(qū)域，采用了強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。強(qiáng)夯法是將一定重量的重錘以一定落距給予土體以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基的強(qiáng)度，降低土體的壓縮性。通過(guò)強(qiáng)夯處理，黃土的密實(shí)度顯著提高，孔隙比減小，濕陷性得到有效消除。在強(qiáng)夯施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制夯擊能量、夯擊次數(shù)和夯點(diǎn)間距等參數(shù)。選用合適的重錘和落距，使夯擊能量能夠有效傳遞到地基深處。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定夯擊次數(shù)，確保土體達(dá)到設(shè)計(jì)的密實(shí)度要求。合理布置夯點(diǎn)間距，保證地基處理的均勻性。經(jīng)檢測(cè)，強(qiáng)夯處理后的地基承載力得到大幅提升，濕陷性基本消除，保障了鐵路路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。從工程效果來(lái)看，這些地基處理措施在解決寧夏黃土濕陷性對(duì)道路工程影響方面取得了顯著成效。采用素土擠密樁處理的公路路基，路面平整度得到有效保障，減少了因路基沉降導(dǎo)致的路面病害，提高了行車的安全性和舒適性。強(qiáng)夯法處理后的鐵路路基，軌道的穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，減少了軌道維護(hù)的工作量和成本，為列車的安全、高速運(yùn)行提供了可靠保障。然而，在實(shí)際工程中，地基處理措施的選擇還需要綜合考慮工程地質(zhì)條件、工程造價(jià)、施工工期等多方面因素。不同的地基處理方法有其各自的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化。6.2在建筑工程中的應(yīng)用在寧夏地區(qū)的建筑工程中，黃土的濕陷特性對(duì)建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，許多建筑物因黃土濕陷問(wèn)題而出現(xiàn)不同程度的損壞。以寧夏固原市某住宅小區(qū)為例，該小區(qū)建于濕陷性黃土場(chǎng)地，由于在建設(shè)初期對(duì)黃土濕陷性認(rèn)識(shí)不足，地基處理措施不當(dāng)，建成后不久，多棟建筑物出現(xiàn)了地基下沉、墻體開(kāi)裂等問(wèn)題。其中一棟5層住宅樓，在使用3年后，地基最大沉降量達(dá)到了15厘米，墻體出現(xiàn)了多條寬度在1-3厘米的裂縫，嚴(yán)重影響了居民的居住安全。經(jīng)檢測(cè)，是由于地基下的濕陷性黃土在雨水滲入后發(fā)生濕陷，導(dǎo)致地基不均勻沉降，進(jìn)而引發(fā)建筑物的損壞。為了應(yīng)對(duì)寧夏黃土濕陷性對(duì)建筑工程的影響，在建筑設(shè)計(jì)和施工中采取了一系列有效的防治措施。在建筑設(shè)計(jì)方面，合理選擇基礎(chǔ)形式至關(guān)重要。對(duì)于濕陷性黃土場(chǎng)地，通常優(yōu)先考慮采用樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等整體性好、穩(wěn)定性高的基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)能夠?qū)⒔ㄖ锏暮奢d通過(guò)樁傳遞到深部穩(wěn)定的土層中，避免了濕陷性黃土對(duì)基礎(chǔ)的直接影響。在寧夏銀川市某商業(yè)建筑的設(shè)計(jì)中，由于場(chǎng)地為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)，設(shè)計(jì)采用了鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。樁徑為800毫米，樁長(zhǎng)20米，樁端進(jìn)入穩(wěn)定的砂巖層。通過(guò)這種樁基礎(chǔ)形式，有效地將建筑物荷載傳遞到深部穩(wěn)定地層，保障了建筑物的穩(wěn)定性。筏板基礎(chǔ)則能夠增加基礎(chǔ)與地基的接觸面積，減小基底壓力，提高基礎(chǔ)的整體性和抗不均勻沉降能力。在固原市某高層住宅建設(shè)中，采用了筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為1.2米，通過(guò)合理的配筋和混凝土澆筑，增強(qiáng)了基礎(chǔ)的承載能力和抵抗?jié)裣葑冃蔚哪芰?。在施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和采取有效的地基處理措施是確保建筑物安全的關(guān)鍵。常用的地基處理方法有灰土擠密樁、強(qiáng)夯法、墊層法等。灰土擠密樁是利用橫向擠密作用成孔，使樁間土得以擠密，然后在樁孔內(nèi)分層填入灰土并夯實(shí)，形成灰土樁。灰土樁與樁間土共同組成復(fù)合地基，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。在寧夏吳忠市某工業(yè)廠房建設(shè)中，采用了灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基。樁徑400毫米，樁間距1.2米，樁長(zhǎng)8米。通過(guò)灰土擠密樁處理后，地基的濕陷性得到有效消除，承載力得到顯著提高，滿足了工業(yè)廠房的建設(shè)要求。強(qiáng)夯法通過(guò)強(qiáng)大的夯擊能，使地基土得到加密，提高地基的強(qiáng)度，降低土體的壓縮性和濕陷性。在中衛(wèi)市某大型物流園區(qū)建設(shè)中，對(duì)濕陷性黃土場(chǎng)地采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。夯錘重量15噸，落距10米，夯擊次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。強(qiáng)夯處理后的地基，濕陷性基本消除，承載力滿足了物流園區(qū)對(duì)地基的要求。墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的濕陷性黃土挖除，換填灰土、素土等材料，并分層夯實(shí)，形成墊層。墊層能夠擴(kuò)散基底壓力，減少地基的附加應(yīng)力，同時(shí)起到隔水和防止?jié)裣莸淖饔?。在寧夏石嘴山市某小型建筑工程中，采用?0厘米厚的灰土墊層進(jìn)行地基處理?；彝僚浜媳葹?:7，通過(guò)分層夯實(shí)，使墊層的壓實(shí)系數(shù)達(dá)到了0.95以上。處理后的地基有效地防止了黃土濕陷對(duì)建筑物的影響。這些防治措施在寧夏地區(qū)的建筑工程中取得了良好的應(yīng)用效果。采用合理基礎(chǔ)形式和有效的地基處理措施后，建筑物的地基穩(wěn)定性得到了顯著提高，減少了因黃土濕陷而導(dǎo)致的地基沉降、墻體開(kāi)裂等問(wèn)題的發(fā)生。在某采用樁基礎(chǔ)和強(qiáng)夯法處理地基的建筑工程中，經(jīng)過(guò)多年的使用，建筑物地基沉降量控制在允許范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，保障了建筑物的正常使用。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體工程的地質(zhì)條件、建筑物的類型和荷載要求等因素，綜合選擇合適的防治措施，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，以確保建筑工程的質(zhì)量和安全。6.3工程案例分析以寧夏固原市某道路工程為例，該道路位于黃土丘陵地區(qū)，場(chǎng)地內(nèi)黃土為第四紀(jì)風(fēng)積黃土，厚度在10-15米之間，具有明顯的濕陷特性。在工程勘察階段，采用鉆探、原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)勘察。通過(guò)鉆探，獲取了不同深度的黃土樣本，確定了黃土層的分布和厚度；利用原位測(cè)試，如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等，測(cè)定了黃土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)，對(duì)黃土的顆粒組成、含水量、密度、孔隙比、濕陷性指標(biāo)等進(jìn)行了全面測(cè)試?？辈旖Y(jié)果表明，該場(chǎng)地黃土的濕陷等級(jí)為Ⅱ-Ⅲ級(jí)，屬于中等-嚴(yán)重濕陷性黃土場(chǎng)地。在設(shè)計(jì)階段，針對(duì)黃土的濕陷特性和物理力學(xué)性質(zhì)，采取了一系列針對(duì)性措施。在路基設(shè)計(jì)方面，提高了路基的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，將路基壓實(shí)度要求提高到95%以上，以增強(qiáng)路基的密實(shí)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，設(shè)置了完善的排水系統(tǒng)，在道路兩側(cè)設(shè)置了邊溝和截水溝，確保雨水能夠及時(shí)排出，減少雨水對(duì)路基的浸泡。邊溝和截水溝的尺寸和坡度經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，以保證排水的順暢。在地基處理方面，根據(jù)不同路段的濕陷性等級(jí)和路基填土高度，采用了不同的地基處理方法。對(duì)于濕陷性等級(jí)較低、路基填土高度較小的路段，采用了灰土墊層法進(jìn)行地基處理?；彝翂|層厚度為1.5米，灰土配合比為3:7，通過(guò)分層夯實(shí)，使墊層的壓實(shí)系