摘要：一直一来，地基处理是各大工程建设中不可缺失的一环。地基失效一旦发生，对重大工程施工及运营将造成严重的经济损失及人员伤亡。对于地基失效机理的分析以及防治，一直是地基处理中的重点及难点。经过国内外众多学者的努力，对地基失效的研究已经到了一个相对成熟的地步，但也还有稍许的不足。本文结合国内外学者对地基失效的分析方法和防治措施的研究，对砂土液化、黄土湿陷以及膨胀土地基失效的机理进行总结，并对下一步的研究方向进行探讨。
关键词：地基失效；砂土液化；湿陷性黄土；膨胀土
1 典型地基失效的形成及防治机理
1.1 砂土液化
1.1.1 砂土液化的机理
c砂土液化，即在持续振动作用下，饱和的疏松粉砂或粉土，土颗粒完全悬浮于水中丧失强度及承载能力的现象[7]。砂土液化的机理可从地震的振动作用机理、液化机理、波动机理三方面进行分析[8]。其机理是：地基土内疏松粉砂、细砂土，受到持续的振动作用，土颗粒逐渐移动趋于变密，由于其渗透系数小从而导致土中的孔隙水不能及时排出，孔隙水压力就会逐渐增大，直至土颗粒间失去效应力[9]。有效应力为0，土体会丧失抗剪强度，这时候如果土体受到任何剪切作用，就会发生粘滞性流动，即液化[10]。
1.1.2 砂土液化的影响因素
砂土地基液化的主要影响因素可分为三方面：地基土土性条件、外部振动荷载、地基土排水条件。对于土性条件，砂土相对密度、不均匀系数越大，土体就越难液化；砂土中黏土含量越大，土体亦越难液化，黏粒之间有一定的粒间粘结力，有利于抵抗振动作用；土体土颗粒的胶结程度越高，越难产生液化。因此砂土液化经常发生于富有饱和疏松粉砂、细砂土、轻亚粘土以及相似的尾矿料等的地基土中。
1.1.3 砂土液化的防治机理及措施
对于砂土液化的防治，可以从两个方面入手。一是通过工程手段改良砂土地基自身的土性条件，增强地基土抗震抗液化能力。根据砂土液化的影响因素，可以通过施加外部荷载使砂土在受振动破坏前达到稳定密实的状态；以及降低地下水位，改善土体的渗透排水条件，使地基土体不易达到饱和状态；通过打入预制桩体以及注浆，提高地基土体的整体刚度，达到抗震的目的。
1.2 湿陷性黄土
1.2.1 黄土湿陷机理
经过试验证明，易溶盐的浸水溶解，对黄土湿陷性几乎没有贡献[21]。总的来说，使黄土产生湿陷的可归纳为内因和外因，黄土的骨架形态、土颗粒的排列方式、孔隙特征及颗粒胶结形式等可归纳为黄土湿陷的内在因素；黄土湿陷性的外部因素则是，浸水后，由于胶结作用，导致颗粒间的水化膜的增厚，从而导致黄土的强度降低导致的土体结构破坏[22]。
1.2.2 黄土湿陷性的影响因素
黄土的湿陷性影响因素的内因，也就是黄土的土性条件：黄土的空隙比与湿陷性成正比；其密度越大，密实度亦越大，从而孔隙比越低，因而湿陷性越小；黄土中粘粒含量占比越高，此时黄土骨架胶结形式多以镶嵌状为主，这种胶结强度高较高，浸水后稳定性更好，湿陷性越弱；对于黄土湿陷性的外因，黄土的天然含水量愈低，越易湿陷，天然含水量愈接近其饱和含水量，相越难湿陷；在同一含水量下，黄土所受压力愈大，越易湿陷，但当所受压力超过某一限值时，湿陷系反而会有所减小。
1.2.3 湿陷性黄土的防治机理及措施
对于湿陷性黄土地基的处理，主要目的是消除其自重湿陷量，以及上部荷载加上土体自重所引起的总湿陷量。可通过地基处理方法，使黄体的孔隙比降低，以及化学方法改善黄土体的胶结状态。目前国内常用的湿陷性黄土地基处理方法[25]主要有：土垫层法、夯实法、灰土挤密桩法、桩基础，其主要目的都是改善土体的物理性质来达到减小黄土湿陷量。
1.3 膨胀土地基
1.3.1 膨胀土地基破坏机理
膨胀土组成成分中含有的一定比例的强亲水性矿物，例如蒙脱石、伊利石及高岭土。膨胀土是具有胀缩性、裂隙性以及超固结性的特殊黏性土[26]。主要是由于其含有强亲水类矿物质、特殊的空隙构造以及土颗粒性质。失水后土体会产生收缩裂缝[27]。而产生的裂缝不仅破坏了土体的整体强度，还使孔隙水更易扩展，使土体破坏朝深度发育。超固结性也促进了膨胀土的胀缩、发育裂隙。随着环境的变化，在胀缩、裂隙发育的往复之下，膨胀土的强度越逐渐减弱，膨胀土地基的承载力也随之下降。
1.3.2 膨胀土地基影响因素
对膨胀土的膨胀性其贡献的主要是其所含的矿物质。膨胀土中亲水矿物含量占比越大，其亲水性也就越强，膨胀土的抗剪强度也会随之减小。膨胀土经过的干湿循环越多，土体所产生的裂隙也就越多。裂隙对土体的整体强度也有很大的影响，而且也会加深水对土体的浸湿作用。
1.3.3 膨胀土地基的防治
膨胀土在边坡工程、房建工程、路基工程、铁路工程中都是需要引起重视的。对膨胀土地基失效的防治也是尤为重要的。膨胀土地基处理的根本目的，是为了减小或消除膨膨胀土地基胀缩对建筑物的负面影响。目前方法主要有土性改良法、保湿法以及换土法。
2 地基失效防治的下一步研究方向及展望
经过众多学者地基失效的防治的研究，其分析手段及防治措施也越来越完善。但是仍然有些许不足的地方值得大家去研究。对于各种不良地基土，学者们从其形成到其性质及机理，都有了一个高度的认识。但是目前为止，对地基土的判别，再工程实践上主要还停留在运用规范法进行判别，规范法虽然是依据前人经验以及试验所得来的经验性公式，但是仍然有着一定的局限性，对于不同地区，不同气候条件下，存在一定误差。如何准确运用数学、本构关系以及土性性质相结合，是下一步要努力的方向。对于地基失效的防治，也有了很大新的方法及工艺，如采用爆炸置换、爆炸挤密以及爆炸固结等方法出处理地基。还有微生物注浆、复合真空排水预压以及浆固碎石桩等，但运用还不是非常广泛。下一步我们应该将不同的施工方法、工艺进行融合渗透，结合各自有点从而形成新的技术、新的工艺。对于地基处理，我们必须将可持续发展的思想融入其中，应该研究节能、环保且效果理想的新型材料。对于复合型地基的加固防治机理，目前的研究还停留在叠加计算、叠加处理的阶段，对其综合效应及防治也是我们下一步的研究方向。
参考文献：
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作者简介：谢绍明（1994-01-05），男，汉族，籍贯：重庆市，当前职务：学生，学历：在读硕士，研究方向：岩土工程