五字湾站铁路专用线地基黄土湿陷性试验研究

五字湾站铁路专用线地处内蒙古南部的五字湾镇境内,沿线有第四系砂质黄土分布,层厚0.5～20 m。通过对该地区黄土基本物理力学指标、抗剪强度参数及湿陷性的试验研究,得到如下结论:黄土抗剪强度随试样含水率的增加而降低,内摩擦角随含水率的增加而增大;该地区黄土湿陷性系数均大于0.07,属于强烈湿陷性黄土,在后期铁路建设中要做好黄土湿陷性的防治工作;该地区黄土湿陷性系数随埋置深度的增加而降低。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

湿陷性黄土侵水前后抗剪强度变化规律研究——以河南巩义地区湿陷性黄土为例

通过侵水前后湿陷性黄土的快剪试验,发现侵水后土样的抗剪强度明显低于天然状态下土样的抗剪强度,且抗剪强度的变化规律与土的类别有关。粉土类湿陷性黄土侵水前后的抗剪强度在各级压力下变幅相当,并且抗剪强度的变化主要表现在黏聚力的降低上,降幅达92%;侵水前后粉质黏土类湿陷性黄土的抗剪强度变化随压力变化分为快速变化和缓慢变化两个阶段,根据土的湿陷程度不同抗剪强度发生快速变化的起始压力也不同,其中内摩擦角的变化随湿陷系数的降低而减小,黏聚力的变幅与土的湿陷程度以及压缩系数有关。     

非饱和黄土的显微结构与湿陷性

对陕西某抽黄河水工程黄土的原状土样进行了三轴浸水试验及湿陷前、后试样的显微结构扫描电镜分析 .由非饱和黄土显微结构与湿陷性之间的联系 ,确定黄土结构与湿陷性的关系 .研究表明 ,黄土的显微结构与黄土的结构性及湿陷性有着密切的关系     

结构性对黄土抗剪强度的影响研究

为揭示结构性对原状黄土和重塑黄土抗剪强度的差异影响,以国道Ｇ310三门峡西至豫陕界段的黄土路基为研究背景,对具有相同含水率和干密度的原状黄土和重塑黄土进行一系列直剪试验和扫描电镜试验,对比分析了原状黄土与重塑黄土在抗剪强度和微观结构的差异及其机理。直剪试验结果表明:剪切过程中原状黄土的应力应变关系呈应变软化而重塑黄土的应力应变关系呈应变硬化;原状黄土的应变软化现象随着垂直压力的增大逐渐减弱;原状黄土的抗剪强度参数比重塑黄土的大。原状黄土和重塑黄土的抗剪强度均随黄土黏粒含量的减少而降低。微观试验结果表明:原状黄土具有清晰的骨架颗粒、明显的支架孔隙、密集的接触处胶结物,其完整的原生结构是使其抗剪强度高于重塑黄土的主要原因。     

非饱和黄土的显微结构与湿陷性

对陕西某抽黄河水工程黄土的原状土样进行了三轴浸水试验及湿陷前，后试样的显微结构扫描电镜分析，由非饱和黄土显微结构与湿陷性之间的关系，确定了黄土结构与湿陷性的关系，研究表明，黄土的显微结构与黄土的结构性及湿陷性有着密切的关系。     

三门峡黄土湿陷特性及其与结构强度的关系

针对黄土湿陷性对大型输电线路塔基稳定产生不良影响的问题,对河南三门峡地区原状黄土开展了基本物理特性及湿陷性试验,获取了其湿陷系数与湿陷等级,分析了竖向压力和初始含水率对黄土湿陷性的影响规律,着重从结构强度的角度解释了黄土湿陷特性。结果表明:竖向压力与湿陷系数之间并非只是简单的单调增函数关系,而存在湿陷增强区间和湿陷减弱区间;塑限(18.6%)是黄土湿陷性强弱的分界点,当初始含水率小于塑限时,湿陷性较强,而当初始含水率接近或者大于塑限时,则湿陷性减弱;初始含水率与湿陷系数之间也并非只是简单的单调减函数关系,而在结构强度为200 kPa时(含水率为10%)附近出现明显的转折。     

基于现场和室内剪切试验的原状黄土强度特性研究

原状黄土的强度参数取值是高陡原状黄土边坡稳定性分析的重要环节,由于目前对于采用何种试验方法取得原状黄土的强度参数尚未有统一的认识,针对试验方法对强度参数取值影响的实际问题,为合理确定高陡原状黄土边坡稳定性分析中强度参数,依托某机场削方形成的高陡原状黄土边坡治理工程,以非饱和原状黄土(Q_3~(eol))为研究对象,采用现场剪切试验及室内直剪试验对其强度参数进行测试,着重探究试验方法对强度参数的影响机制。研究结果表明,同一初始物理条件下,现场剪切试验所得原状黄土强度参数较室内试验普遍较低。现场试验与室内试验所得内摩擦角比值约在0.77～0.87之间,而黏聚力比值约在0.84～0.89之间。该差异主要与试验条件、尺寸效应、侧限约束以及有效接触面积等因素密切有关,从而重要和永久性边坡工程的强度参数取值宜采用现场原位剪切试验测试结果。研究成果可为高陡黄土边坡稳定性分析中的强度参数取值以及同类工程建设提供一定借鉴。     

黄土抗侵蚀能力与抗剪强度关系研究

基于野外测试试验及室内土工试验成果，对黄土抗侵蚀能力与抗剪强度之间的关系进行了系统研究。试验结果显示：低压条件下饱和原状土的粘聚力在大于2 kPa时与黄土抗冲系数Kc有强烈的正相关关系，小于2 kPa时，Kc严接近于0；天然原状土、饱和扰动土的粘聚力与Kc没有明显的相关性。试验黄土的内摩擦角变化不大，对Kc没有直接的影响。这说明低压条件下饱和原状土的粘聚力是影响黄土土壤抗侵蚀能力内在因素。     

含水率对青海地区原状黄土力学性能的影响

为了研究青海地区原状黄土在不同含水率下的力学特性,利用英国GDS标准应力路径试验系统对原状黄土进行了不排水三轴试验,并且对偏应力-应变关系进行了归一化分析。建立了考虑含水率和围压影响的归一化偏应力-应变关系,通过计算结果和试验结果对比得出归一化的偏应力-应变关系,预测原状黄土的偏应力-应变关系。结果表明:试样偏应力-应变曲线呈应变硬化型。而且,在相同的围压下,试样最大偏应力随着含水率的增加而减小;弹性模量随着围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小;黏聚力随着含水率的增加降幅比较大,内摩擦角变化很小。通过拟合黏聚力与内摩擦角随含水率变化曲线得到以含水率为变量的库仑抗剪强度公式,对青海地区实际工程设计以及地基处理具有一定的参考意义。     

基于原位测试的黄土物理力学参数演化分析

为研究外荷载、地下水等多因素长期联合作用下黄土地基土参数的演化规律,依据原位钻探、标准贯入试验和室内土工试验等手段,结合历史勘查资料,对近30 a来渭北某黄土地基土的含水率、干密度、饱和度、孔隙比、湿陷系数等物理力学参数的演化规律进行总结,同时,依据数理统计方法对黄土物理力学参数演化影响因素的敏感性进行了分析。结果表明:长期荷载作用下黄土的干密度随时间增加总体呈现增加的趋势;受附加荷载直接影响的浅层地基土体的孔隙比减少幅度较大,而深层土体的孔隙比影响较小;土体的饱和度随着深度的增加总体呈现"增→减→增→减"的周期性;相较于附加应力的长期作用,黄土的直立性和湿陷性工程性质对土的压缩特性影响更大。该研究为黄土地区地基土强度和变形参数的研究提供借鉴。     

大梁水库土石坝防渗土料设计与压实

在黄土区修筑碾压式土石坝，黄土是其首选的筑坝材料，由于黄土上有湿陷性和压实性能差等特点，土料设计比较复杂。本文以大梁水库土坝设计与压实为例，通过试验分析研究，总结出黄土的部分物理特性和施工方法，可供类似工程设计或施工参考。     

侧限条件下原状黄土增湿特性研究

目前,对侧限条件下原状黄土增湿过程中的变形和持水特性研究还较少。以新疆伊犁原状黄土为对象,采用固结仪开展了不同竖向压力作用下的分级增湿试验和湿陷试验。在分级增湿试验中,研究了增湿过程中持水特性以及静止土压力系数的变化规律,提出了侧限条件下土水特征曲线模型以及静止土压力系数的表达式;引入"增湿水平"这一变量描述土体的含水状态,研究了增湿变形与增湿水平的相关关系。最后通过比较增湿试验(单线法)和湿陷试验(双线法)所得到的增湿水平与增湿变形系数关系曲线,验证了两种试验方法在黄土增湿变形研究中的等效性。     

新疆伊犁湿陷性黄土输水渠道湿陷变形特性及影响因素分析

为探究新疆黄土地区输水渠道建设中的土体湿陷性问题,以新疆伊犁某输水工程所处黄土地区为研究对象,采取室内试验的方法,对渠道横向和纵向的土样进行物理性质试验,分析伊犁黄土的湿陷性特征、变化规律及湿陷性影响因素。研究结果表明：黄土湿陷性沿输水渠道横断面呈现出左侧渠堤湿陷性较右侧强的特点,左侧渠堤在地表以下约13 m处仍具有轻微湿陷性;渠道纵向黄土湿陷性特点主要表现为以桩号里程75 km为界,分界线以东区域黄土湿陷性较强,分界线以西区域黄土湿陷性较弱;孔隙比与湿陷系数呈正相关,含水率和液、塑性指数与湿陷系数呈负相关,黄土的含水率、孔隙比以及液、塑性指数等物理性质指标均会对其湿陷性产生影响。研究成果可为湿陷性黄土地区渠道等输水工程的建设提供参考。     

8000kN·m能级强夯处理湿陷性黄土实践研究

对8 000 kN.m能级强夯地基处理设计、施工、检测进行系统全面的实践研究,通过现场标准贯入试验、室内土工试验、静力触探试验、瑞雷波试验、浸水与不浸水平板载荷试验对强夯处理效果进行综合检测,得出有效加固深度、湿陷性处理效果等结论,为大面设计、施工、检测提供优化数据,供类似黄土地基处理提供参考。     

Q2黄土湿陷性影响因素研究

通过单向压缩湿陷试验研究了陕西蒲城地区Q2黄土的湿陷性 ,并分析了其与物质组成、物性指标及微观结构定量参数之间的关系.结果表明 :Q2黄土湿陷性随黏粒含量、pH值、饱和度、干密度、颗粒分布分维和定向度的增加而降低 ;随孔隙比、欧拉数、孔隙分布分维和定向度增加而降低 ;易溶盐含量对Q2黄土湿陷性影响不大.Q2黄土的湿陷性受多方面因素制约和影响 ,内因主要是由于黄土本身的物质成分和特殊的结构特性 ,外因则是压力和水的作用 ;架空孔隙的失稳破坏和粒间孔隙的变小消失都可能引起湿陷变形 ,对于Q2黄土后者引起的湿陷变形不容忽视.     

基于单线法试验的黄土增湿变形非线性模型研究

黄土增湿变形一般由地面水入渗或地下水位抬升引起,是岩土工程中需要解决的一个技术难题。虽然在该领域有一些研究,提出了描述该变形的本构模型,但是与实际地基中力和水的作用路径有较大差异。本文引入"增湿水平"这一概念来描述黄土的湿度状态,通过开展分级浸水试验,着重研究先施加应力后浸水增湿路径下黄土的湿度状态与增湿变形的相关关系,建立了增湿变形非线性本构模型;用增湿变形系数和湿陷系数的比值与增湿水平关系曲线反映黄土增湿变形的敏感性,分析了竖向应力、土质对黄土增湿变形敏感性的影响;采用不同应力比的增湿水平与侧向变形曲线,分析了增湿过程中的侧向挤出变形规律。