黄土自重湿陷变形的多地层离心模型试验方法

黄土的自重湿陷变形对上部建筑物具有较大的危害,现有的黄土室内湿陷试验方法和现场浸水试验方法,难以同时满足工程建设对试验结果在经济性、期限和准确性方面的要求。在之前提出的黄土湿陷变形的典型层离心模型试验方法的基础上,以咸阳渭城区布里村自重湿陷性黄土地基为对象,开展了包含地基多个地层的单线法和双线法自重湿陷变形离心模型试验,提出了黄土自重湿陷变形的多地层离心模型试验方法,并与室内湿陷试验和现场浸水试验结果进行了对比;同时分析了Q_2和Q_3黄土自重湿陷的分层变形特征。研究结果表明:多地层离心模型试验结果得到的地区修正系数β_0值与现场浸水试验测得的β_0值相差0.04,其相对误差为2.5%。证明多地层离心模型试验方法可以得到与现场浸水试验相近的结果,且具有费用少、试验周期短的优势,在一定情况下可以取代现场浸水试验进行黄土自重湿陷变形的测定。     

大厚度自重湿陷黄土湿陷变形评价方法的研究

黄土湿陷变形是地基工程的关键问题。依据大量的现场试坑浸水试验和室内湿陷性试验结果,区分不同黄土地区,分析了场地浸水自重湿陷变形实测值与计算值之间的关系,表明陇西地区、陇东—陕北—晋西地区、关中地区和其他地区自重湿陷变形计算值的修正系数分别为2.0,1.7,1.2,0.4。依据典型场地黄土自重湿陷系数、自重湿陷变形、地层结构随深度的变化特征,通过现场试验实测不同埋深黄土自重湿陷变形的平均自重湿陷系数与室内试验测试自重湿陷系数的加权平均值之间的关系,揭示0~10 m,10~15 m,15~20 m不同埋深范围黄土原位浸水产生自重湿陷变形时,对应的室内试验自重湿陷系数的加权平均值依次为0.015,0.020,0.025,确定了大厚度自重湿陷性黄土的自重湿陷系数起始门槛值。关中地区不同场地Q2黄土的自重湿陷变形实测值一般小于7.0 cm。该地区不同场地Q2黄土的自重湿陷系数的均值约为0.029,其自重湿陷系数的起始门槛值可取0.025。     

某黄土场地试坑浸水试验

依据现有规范及勘察工作操作规程,基于室内湿陷系数测试结果得到自重湿陷量的计算值,判定测试区域为自重湿陷性黄土场地。进一步通过现场试坑浸水试验确定场地类别,依据浸水试验得到的自重湿陷量的实测值,判定测试区域为非自重湿陷性黄土场地。自重湿陷量计算值和实测值不一致的结果表明,自重湿陷量计算值存在失真情况,对大型工程应以实测值为准。     

自重湿陷性黄土与单桩负摩阻力离心模型试验

 为研究和分析黄土的湿陷变形性质与桩基的负摩阻力,采用离心模型试验的方法分别对原状自重湿陷性黄土与重塑湿陷性黄土进行模拟浸水试验。试验研究结果表明：原状和重塑湿陷性黄土浸水湿陷过程主要分为3个阶段,即显著湿陷变形阶段、湿陷稳定变形阶段以及水位下降后土体的固结变形阶段。根据试验结果,对于以沉降观测为目的的试验研究中,用重塑黄土代替原状黄土进行离心模型试验模拟其湿陷变形的方法是可行的。进而分析基桩负摩阻力分布规律及中性点位置的变化规律。单桩的负摩阻力分布及中性点位置是一动态变化过程,中性点位置与桩长的比例为0.68～0.82。     

黄土湿陷性系数室内试验分析

黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的重要指标,室内通过单线法和双线法测定黄土湿陷性系数,单线法较符合黄土湿陷的基本过程,测定结果准确可靠,而双线法由于预先浸水及渗透溶滤变形等原因,测量结果误差较大,通过试验对比,对双线法的测量数据进行修正,结果与单线法较为吻合。     

安哥拉红砂湿陷特征试验研究

安哥拉红砂在工程建设上表现出与中国黄土相似的湿陷性和水敏性.通过浸水载荷试验和室内压缩试验揭示了红砂的湿陷特征,并探讨了红砂湿陷系数与含水率、干密度、孔隙比、饱和度的相关关系.结果表明:试验方法对红砂湿陷系数影响较大,室内压缩试验获得的湿陷系数是现场浸水载荷试验获得湿陷系数的1.7倍.红砂湿陷系数随压力增加而增加,但增...     

卸荷条件下黄土湿陷系数的计算方法及验证

自重湿陷性黄土场地桩间土在浸水作用下存在卸荷与湿陷的伴生过程,考虑卸荷作用的黄土湿陷变形还难以计算。首先探讨了卸荷湿陷与传统湿陷的差异性,分析了湿陷完成比、卸荷应力比等因素对黄土卸荷湿陷变形的影响,然后考虑各影响因素进行了卸荷湿陷试验,采用湿陷完成比、卸荷湿陷比和卸荷应力比来描述原状黄土的卸荷湿陷过程。由于逐级多次卸荷试验更符合工程实践中的连续卸荷工况,重点进行了多次卸荷试验。基于单次卸荷与多次卸荷试验结果,建立了考虑卸荷作用的湿陷系数计算方法。进一步采用卸荷湿陷系数,得到了考虑卸荷作用的自重湿陷性黄土场地桩间土自重湿陷量的计算方法,并通过室内验证试验与工程实例计算,论证了卸荷条件下黄土湿陷系数计算方法的合理性。     

湿陷性黄土砂井浸水试验的应用研究

随着中国西部大开发战略的进一步实施,湿陷性黄土地区的工程建设项目越来越多。黄土具有分布广、厚度大、湿陷性强、不均匀等特点,这就需要对黄土工程场地的湿陷性做出合理评价。测试和评价黄土湿陷性及地基湿陷变形的方法主要有两种:一是依据室内单轴压缩侧限变形应力条件浸水试验测试湿陷系数,评价黄土的湿陷性强弱,计算各土层的湿陷变形评价地基的湿陷等级,但其评价结果往往与实际情况有较大差异,甚至得到错误的结论;二是现场浸水试坑试验,这种试验在工程场地原位进行,在黄土工程中被广泛应用并得到认可,但受工程场地条和干旱半干旱气候环境件制约,试验费用高,周期长、难度大。鉴于目前黄土湿陷性评价方法的不足以及深厚黄土层湿陷性评价分析的需要,从黄土湿陷变形的特性和浸水入渗特征出发,业已提出了原位砂井浸水试验方法。分别在兰州榆中和西安选取了3个具有代表性的试验场地进行了试验,并与其它两种湿陷性评价方法进行了对比,进一步验证了该新方法对湿陷性评价的合理性、准确性以及实用性。     

兰州地铁大厚度湿陷性黄土地层的现场浸水试验研究

为了研究大厚度湿陷性黄土地层的湿陷性对城市轨道交通地下结构的影响,针对传统室内试验评价结果不准确的缺点,依托兰州地铁3号线一期工程—陡道沟站,选取典型大厚度湿陷性黄土施工场地,通过开展场地地面浸水试验,测试了地面入渗过程中不同深度地层的湿陷沉降变形及地表的沉降变形,研究了既有黄土地层的湿陷变形特性,并结合室内试验的结果进行验证。结果表明：①场地内黄土的湿陷性具有突发性的特点,地表土层及深部土层的湿陷变形大体呈现陡增、骤降和平稳三个阶段;②场地内黄土的湿陷系数随着黄土深度的增加而降低,自重湿陷系数与深度的关系曲线符合幂函数关系,相关性为0.983;③兰州地区湿陷性黄土地层自重湿陷变形计算值的修正系数建议取值为1.675。研究结果可为兰州地区大厚度湿陷性黄土地层地铁设计及施工提供借鉴。     

大厚度湿陷性黄土地层的现场砂井浸水试验研究

针对大厚度黄土湿陷变形室内试验评价不准确,现场原位浸水试坑试验评价方法周期长、费用高且难以适应线性工程技术要求等不足,提出了一种新的现场试验评价方法:砂井浸水试验方法。其核心是利用湿陷变形土体与未湿陷变形土体之间产生相对沉降差及地裂缝,通过湿陷性黄土场地设置砂井,将水直接导入某一深层湿陷性黄土地层及砂井圆周边土体,以此来测定砂井井底下地层和砂井孔深范围内黄土的湿陷变形量。该方法具有操作简便、花费小、周期短和灵活性高等特点。依托宝兰客专建设项目,在具有代表性的大埋深自重湿陷性黄土场地开展了4个不同深度的砂井浸水试验,测试了砂井场地的沉降变形及井底湿陷性土层的沉降变形,同时配合井底土层含水量的量测,分析了井底黄土的湿陷性变形特征。参考现有规范中建议的该地区自重湿陷量修正系数,对比砂井浸水试验结果与室内试验结果,初步论证了砂井浸水试验的合理性,及其在大厚度湿陷性黄土线性工程上运用的优势。     

Experimental study on settling characteristics of thick self-weight collapsible loess in Xinjiang Ili region in China using field immersion test

To study the settling characteristics of Ili loess, a field immersion test was implemented on thick collapsible loess with seepage holes to speed up the collapse. The loess at the test site belongs to the Q₃^eol stratum and had a thickness of 30?m. The on-site settlement, the degree of saturation, and other observations, such as surface cracks and dolinas, were continuously monitored. The experimental results show that Ili loess is a typically collapsible eolian soil with a large thickness, strong water sensitivity, low anti-erosion capability, and strong self-weight collapsibility. The collapsibility of the Ili loess was basically eliminated by the field immersion test. One primary reason was the significant reduction in the numerous trellis pores. In comparison with other similar tests, a much higher settling rate and self-weight collapsible settlement were observed. The correction coefficient of collapsibility for Ili loess is 1.64, which is calculated as the measured self-weight collapsible settlement divided by the calculated value. It is a key parameter for evaluating the loess collapsibility in the area. A four-stage settling trend was characterized; it is distinguishable from other regular five-stage models. It was confirmed that the pre-immersion method with seepage holes is an effective method of foundation treatment for the Ili loess region.     

黄土地层浸水湿陷对地铁隧道影响试验研究

黄土地层浸水湿陷对地铁隧道结构的影响是较为突出的岩土工程问题之一,为深入研究黄土层湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,通过改进长安大学离心机浸水装置和监测设备,系统开展了浸水条件下湿陷性黄土层对地铁隧道结构影响的离心模型试验,试验结果表明:地铁隧道周边黄土浸水湿陷会导致土层重度增加,隧道拱顶土层内部拱效应因湿陷而消散,土层自重压力增加且完全由隧道结构承担,从而会导致隧道结构受力和变形不利,传统的深埋隧道结构设计理论需考虑湿陷条件下拱顶土压力的不利增长因素;地铁隧道基底下黄土地基的浸水湿陷会明显诱发隧道结构的附加作用应力,但一定厚度的非湿陷性黄土或有效处理过湿陷性黄土层抵御下伏土体湿陷变形的能力不容忽略,非湿陷土层厚度越大,对于抵御湿陷变形的能力越强;隧道基底土层不均匀浸水湿陷会导致隧道拱顶部呈现受拉状态,底部呈现受压状态,隧道拱顶所承受的附加应力更大,约为拱底附加压应力的3倍,隧道基底的自重湿陷变形对隧道顶部衬砌结构所造成的破坏更严重。     

高能级强夯法在湿陷性黄土地基处理中的实践研究

采用8000kN.m高能级强夯处理湿陷等级为Ⅲ～Ⅳ级的大面积湿陷性黄土地基,对其设计、施工和检测进行了系统全面的实践研究。通过瑞利波波速测试、标准贯入试验、室内土工试验和静力载荷试验等对强夯处理湿陷性黄土的效果进行了综合检测,对比分析了强夯前后地基土物理力学指标、地基承载力和湿陷性的变化情况,确定有效加固深度、湿陷性消除、地基承载力等均满足设计要求,可为其他高能级强夯处理湿陷性黄土工程的设计、施工、检测提供参考。     

三轴应力条件下黄土湿陷性试验及评价方法研究

为使黄土的湿陷性评价方法更加准确合理,利用改装的应力控制式三轴仪和单向压缩固结仪分别测出三轴试验条件下和单向侧限条件下黄土的自重湿陷系数,并结合湿陷性黄土原位浸水试验的分层沉降数据,研究了不同试验条件下黄土的自重湿陷变形规律及评价方法。研究结果表明：三轴应力条件下黄土的自重湿陷系数曲线拟合的公式可用于计算兰州地区湿陷性...     

西宁地区不同深度原状黄土湿陷性及微观机理研究

通过室内浸水压缩试验对不同深度西宁地区原状黄土的湿陷性进行了研究,并结合扫描电子显微镜（SEM）和颗粒及裂隙图像识别分析系统（PCAS）,分析了不同埋深、不同上覆压力下的原状黄土湿陷性与内部微观结构的关系。结果表明：土体内部的大孔隙,架空结构及大量的直接点接触是本地区黄土具有湿陷性的内部条件;随着埋深的增大,在相同上覆压力及浸水条件下,湿陷性有逐渐减小的趋势,而在相同埋深情况下,在一定范围内,随着上覆压力的增加并给予浸水条件,黄土的湿陷性有着明显的提高,证明了外部荷载和浸水是黄土发生湿陷性的外部条件。