湿陷性黄土环境风机建设的岩土工程问题与对策分析

摘要：本文针对湿陷性黄土环境中风机建设的岩土工程问题进行了深入研究。首先，对湿陷性黄土的工程特性进行了详细分析，包括其物理、力学性质以及地质环境对风机基础稳定性的影响。接着，探讨了风机基础在湿陷性黄土环境中的设计、施工及监测等方面的问题，提出了相应的对策和措施。最后，通过实际工程案例分析，验证了所提对策的有效性，为湿陷性黄土环境中风机建设提供了理论依据和实践指导。

关键词：湿陷性；风机建设；岩土工程

1. 湿陷性黄土环境概述

1.1 湿陷性黄土的分布与特征

湿陷性黄土主要分布在我国黄河中游地区，如陕西、山西、河南等省份。这些地区具有以下分布特征：

地理分布：湿陷性黄土主要分布在海拔5001500米的地区，地形以丘陵、平原为主。地质年代：湿陷性黄土形成于上新世至第四纪，地质年代较为年轻。地貌特征：湿陷性黄土地区地貌复杂，有黄土塬、黄土梁、黄土峁等形态。气候条件：湿陷性黄土地区气候干燥，降水较少，蒸发量大。湿陷性黄土具有以下特征：

颜色：呈黄色或黄褐色，质地细腻，颗粒细小。结构：湿陷性黄土具有明显的层理结构，可分为原生黄土和次生黄土。含水量：含水量较高，一般在20%以上。压缩性：湿陷性黄土具有较高的压缩性，容易产生沉降。湿陷性：湿陷性黄土在浸水后，体积会迅速减小，产生湿陷现象。

1.2 湿陷性黄土的工程地质性质

湿陷性黄土的工程地质性质主要体现在以下几个方面：

湿陷性：湿陷性黄土在浸水后，体积减小，地基承载力降低，容易产生地基沉降。压缩性：湿陷性黄土具有较高的压缩性，地基沉降量大，对风机基础稳定性造成影响。渗透性：湿陷性黄土的渗透性较差，水分不易排出，容易形成地下水位上升，影响风机基础稳定性。力学性质：湿陷性黄土的力学性质较差，抗剪强度低，容易产生滑坡、崩塌等地质灾害。

1.3 湿陷性黄土对风机建设的影响

湿陷性黄土对风机建设的影响主要体现在以下几个方面[1]：

地基稳定性：湿陷性黄土地基承载力低，容易产生地基沉降，影响风机基础的稳定性。基础设计：湿陷性黄土地区风机基础设计需考虑地基沉降、湿陷等因素，基础形式和尺寸需进行优化。施工难度：湿陷性黄土地区施工难度较大，需采取特殊施工技术，如预压、排水等，以确保风机基础稳定性。运行维护：湿陷性黄土地区风机运行过程中，需加强对地基沉降、湿陷等问题的监测和维护，确保风机安全稳定运行。

2.风机建设中的岩土工程问题

2.1 地基稳定性问题

湿陷性黄土地区地基稳定性问题是风机建设中的一个关键问题。湿陷性黄土在吸水后，其结构强度会显著降低，导致地基发生湿陷，从而引起风机基础的不均匀沉降，严重时甚至会导致风机倾斜或损坏。具体表现在以下几个方面：

湿陷性黄土的物理力学性质：湿陷性黄土具有低强度、高压缩性、低抗剪强度等特性，使得地基稳定性难以保证。地基沉降：风机基础在荷载作用下，地基发生不均匀沉降，可能导致风机基础倾斜或开裂。地基破坏：在极端情况下，地基可能发生整体破坏，导致风机无法正常运行。针对地基稳定性问题，可以采取以下对策：

地基处理：采用换填、夯实、排水等措施，提高地基的承载力和稳定性。基础设计：优化风机基础设计，采用柔性基础或桩基础，降低地基沉降的影响。监测与预警：建立地基沉降监测系统，及时发现和处理地基沉降问题。

2.2 地下水问题

湿陷性黄土地区地下水问题主要表现为地下水位波动大、渗透性强，对风机基础稳定性造成威胁。具体表现在以下几个方面[2]：

地下水位波动：地下水位受季节性降水和人工抽水等因素影响，波动较大，可能导致地基不稳定。渗透性：湿陷性黄土的渗透性较强，地下水容易渗透到地基中，影响地基稳定性。针对地下水问题，可以采取以下对策：

地下水控制：采用降水、截流、回灌等措施，控制地下水位，降低地基渗透性。基础设计：优化风机基础设计，提高基础抗渗性能，降低地下水对地基的影响。监测与预警：建立地下水监测系统，及时发现和处理地下水问题。

2.3 土壤侵蚀与防护问题

湿陷性黄土地区土壤侵蚀问题严重，风机建设过程中可能加剧土壤侵蚀，导致土地退化。具体表现在以下几个方面：

水土流失：风机基础施工、运行过程中，可能造成水土流失，导致土地退化。植被破坏：风机建设过程中，可能破坏原有植被，影响土壤保持能力。针对土壤侵蚀与防护问题，可以采取以下对策：

植被恢复：在风机建设过程中，采取植被恢复措施，提高土壤保持能力。水土保持工程：采用水土保持工程，如梯田、排水沟等，降低土壤侵蚀。监测与预警：建立土壤侵蚀监测系统，及时发现和处理土壤侵蚀问题。

3. 针对湿陷性黄土环境风机建设的岩土工程对策

（1）桩基础设计

在湿陷性黄土环境中，桩基础设计尤为重要。首先，应进行详细的地质勘察，了解黄土的湿陷性等级和分布特征。桩基础设计应遵循以下原则：采用预应力混凝土桩，以提高桩的承载力和抗拔力。桩长应根据土层厚度和湿陷性等级合理确定，桩端嵌入稳定土层。桩间距应满足承载力和稳定性要求，一般不宜过大。采用桩顶承台连接，承台设计应考虑桩的受力情况和地基的变形。

（2）基床处理

基床处理是保证风机基础稳定的关键措施。基床处理方法包括：

基床换填：将湿陷性黄土挖除，换填砂石、砾石等非湿陷性材料。基床压实：采用振动压实、夯实等方法，提高基床的密实度。基床垫层：在基床底部铺设一层砂石垫层，以分散荷载，减少地基沉降。

（3）地基加固技术

地基加固技术包括：预压加固：在风机基础施工前，对地基进行预压，提高地基的承载力和稳定性。深层搅拌：采用深层搅拌法，将固化剂注入地基，形成加固体。地基注浆：采用注浆法，将浆液注入地基，填充孔隙，提高地基的密实度和强度。

4. 案例分析

4.1工程概述

受长庆油田分公司第五采油厂生产运行部委托，西安大地工程检测有限公司于2024年11月20日至11月23日对其拟建的长庆油田2023年第五采油厂沙19-19井场5MW分散式风电工程风电场（EPC）承包商风力发电机组吊装平台基础进行承载力检测，此地基采用整片换填法，处理深度为0.5m采用级配套回填。

4.2 检测方法及原理

本次静载试验，采用慢速维持载荷法，承压板为圆形，面积1m2，试验最大加荷值400KPa。按照规范规定分级加荷，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，观测每级荷载下的压板沉降量，直到加载量达到设计载荷的两倍或达到规范规定的终止加荷条件。加载应分级进行，采用逐级等量加载：分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/81/12，其中第一级可取分级载荷的2倍。卸载应分级进行，每级卸载量应为分级载荷的2倍，逐级等量卸载，每级载荷维持1h，应按第30min、60min测读承压板沉降量：卸载至零后，应测读承压板残余沉降量，维持时间为3h，测读时间应为第30min、60min、180min。

4.3 检测结果与结论

（1）长庆油田2023年第五采油厂沙19-19井场5MW分散式风电工程风电场（EPC）承包商风力发电机组吊装平台基础地基处理后，根据该工程现场10个静载试验结果，各点实测承载力特征值的极差不超过其平均值的30%，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值（fak），即fak为≥200KPa，满足设计要求。

（2）在地基处理过程中应做好该场地的排水处理情况，如发现有异常状况请施工单位及时通知建设及设计单位。

参考文献：

[1] 巨智文.湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理要点分析[J].江西建材，2024，8（06）：8687.

[2]周朝正.湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理要点研究[J].工程技术研究，2024，11（23）：112113.