关中地区黄土的湿陷变形

通过在关中地区五个湿陷性黄土场地上所进行的10个试坑浸水试验和21个浸水载荷试验,本文详细讨论了黄土地基自重湿陷变形和外荷湿陷变形的规律以及有关场地湿陷类型的判别问题.     

河津黄土地基湿陷变形试验研究

本文通过大量的室内外试验,包括三个大面积试坑浸水试验以及三个天然地基和强夯地基上的浸水载荷试验,详细讨论了黄土地基自重湿陷变形和外荷湿陷变形的规律;探讨了《湿陷性黄土地区建筑规范（TJ25-78）》中有关湿陷性黄土场地湿陷类型的评判方法;根据试坑浸水试验结果,认为原勘察报告对场地湿陷类型的判定有误,应为非自重湿陷性场地;在按计算自重湿陷量评判时,应乘以调整系数m₀;采用模糊数学方法,对自重湿陷敏感性进行了综合评判,并提出了评判指标β和分档标准,试验及计算简便,可靠度达90％以上;通过非线性有限元分析,湿陷量计算值与实测值还较接近。     

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。     

黄土隧道地基湿陷变形评价方法探讨

 隧道穿越自重湿陷性黄土地层时,可能遭受浸水作用下地基湿陷变形的附加作用而产生结构破坏。针对隧道衬砌结构的湿陷性黄土地基,结合隧道围岩及地基的自重湿陷变形特征,首先,提出浅埋隧道围岩压力、衬砌结构自重荷载构成基底压力和隧道两侧基底面分布土层自重共同作用下地基土的附加应力计算方法,以及考虑地基土自重应力的湿陷压缩应力计算方法。其次,在基本物性与构度、构度与结构压缩屈服应力、孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和结构压缩屈服应力比值关系的基础上,建立自重湿陷系数和湿陷系数的计算方法。依据大厚度自重湿陷黄土场地不同埋深范围黄土具有不同自重湿陷系数门槛值的特征,得到了场地的自重湿陷变形和隧道地基的湿陷变形的计算方法。最后,通过数值计算分析,模拟隧道地基湿陷变形不同沉降差作用下衬砌结构应力场和塑性域发展,随着不均匀湿陷变形的增加,隧道衬砌结构塑性区范围不断增大,并结合铁路路基沉降控制标准,建议隧道地基湿陷变形0～5 cm为一级、5～10 cm为二级、大于10 cm为三级。     

关中地区黄土的湿陷变形

根据在关中湿陷性黄土地区５个场地上所进行的１０个试坑浸水试验和１９个浸水载荷试验结果，详细讨论了黄土地基自重湿陷变形和外荷湿陷变形的规律以及有关场地湿陷类型的判别问题。     

大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形规律研究

为研究大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形规律,对自重湿陷土层36.5m的场地,进行直径40m的浸水试验。通过试验发现:浸水试验昼夜耗水量的变化规律基本上呈现先大、后缓、再稳定的趋势;场地中的地表沉降观测点的总湿陷量及沉降速率变化规律与深层沉降观测点的总湿陷量及沉降速率规律几近相同;大厚度自重湿陷性黄土场地湿陷变形规律呈现浸水期四个变化阶段和停水期两个变化阶段。     

某浸水试验场地黄土自重湿陷特征的分析探讨

我国湿陷性黄土分布广泛,鉴于湿陷性黄土的特殊性和复杂性,黄土场地的湿陷类型及地基湿陷等级是湿陷性黄土地基处理前必须要准确查明的关键问题。按规范进行自重湿陷量的计算时,其修正系数因地区土质而异。本文通过分析某浸水试验场地不同深度的湿陷变形量的变化规律,揭示了地层湿陷系数随深度的变化规律以及地层岩性对浸水湿陷变形的影响,为该湿陷性场地评价提供指导性意见。     

宝鸡某厂试坑浸水试验

湿陷性黄土场地分为非自重湿陷性黄土场地和自重湿陷性黄土场地两种。现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)规定,当自重湿陷量的计标值Δ2S或实测值Δ’2S小于7cm时,应定为非自重湿陷性黄土场地;当自重湿陷量的计标值Δ2S或实测值Δ’2S等于或大于7cm时,应定为自重湿陷性黄土场地。在缺乏建筑经验的新建地区,为确定甲类建筑和地基受水浸湿可能性大的乙类建筑的场地湿陷类型,通常在工程现场采用试坑浸水试验的自重湿陷量的实测值确定。浸水试验的试坑多为方形或圆形,试坑尺寸可按湿陷性黄土的厚度确定。试坑面积一般为100m2(10m×10m)~400m2(20m×20m),试坑深度为地面下50cm~80cm。为测量试坑内外在浸水过程中的沉降,浸水前在试坑底面和四周,可埋设若干不同深度的标点。试坑底面应铺设10cm~15cm的砂石。试坑自浸水开始之日起至浸水结束止,在浸水过程中每天应记录水表读数,不得停止浸水,试坑内水深约30cm。本试验包括1.试验场地工程地质概况;2.试坑浸水试验1试坑尺寸的确定;2标点的设置;3向试坑内浸水;3.试验结果1自重湿陷变形范围;2实测自重湿陷量与计算自重湿陷量的比较;3试坑浸水前、后土的含水量及饱和度的比较;4.结论。     

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。     

砂井浸水试验在黄土隧道地基湿陷变形评价中的应用研究

针对室内压缩试验和现场试坑浸水试验难以准确评价黄土隧道基底深埋地层湿陷变形的问题,提出采用砂井浸水试验对黄土隧道地基的湿陷变形进行测试评价。通过对比分析相邻大厚度湿陷性黄土场地开展的砂井浸水试验、试坑浸水试验及相应室内试验结果,论证砂井浸水试验用于测试评价黄土隧道基底深埋黄土地层湿陷变形的合理性和可靠性。试验结果表明,砂井浸水试验条件可保证井壁周围土柱湿陷变形的有效释放,且砂井埋深越大,井底地层潜在的湿陷变形释放越完全,其更适用于量测深埋黄土地层的湿陷变形;该试验方法可更为真实地模拟黄土隧道地基湿陷发生的力、水条件,且场地条件要求低、需水量少、周期短、费用低,具备在黄土高原地区隧道沿线大量开展的条件,可解决隧道穿越的黄土梁峁地区地层湿陷性复杂多变所造成的单点评价结果代表性十分有限的问题;并分析目前砂井浸水试验技术方案存在的不足,提出相应的改进措施。     

冻融作用对黄土湿陷性的影响

为分析冻融作用对黄土湿陷性的影响,采用室内试验方法。首先,以Q₃黄土为研究对象,采用增(减)湿法配制不同含水量黄土试样,测试黄土在无水补给条件下受温度影响的冻融变形、压缩变形、湿陷变形;对原状黄土进行颗粒分析及基本物理力学参数试验。试验结果表明:黄土是否产生冻胀取决于其含水量是否超过“临界冻胀含水量”。冻融黄土与原状黄土相比压缩变形量较大,把部分浸水湿陷变形转化为压缩变形,冻融作用使黄土的湿陷性弱化。冷冻黄土在相同温度下,含水量越大,湿陷系数越小;在同一含水量下,冻结温度愈低湿陷系数愈小。     

黄土贴坡高填方变形破坏机制研究

受地形条件限制,黄土山区贴坡高填方工程近年逐渐增多并出现了一些失稳事故,亟需对其变形破坏机制进行研究。以黄土梁地形上某机场建设工程中的失稳贴坡高填方为例,通过现场详勘与工程地质调查,分析并总结了这类边坡的结构特点及变形破坏的关键影响因素,进而针对性的开展了压实黄土增湿变形试验、Q2离石黄土高压湿陷试验、CTC及RTC路径三轴试验,结合现场资料与室内试验结果对其变形破坏机制进行了研究。结果表明:下覆地形高差导致填方厚度差异,进而引起的坡顶地面差异沉降裂缝是诱发后续变形破坏的必要条件。黄土贴坡高填方变形破坏机制可以概括为:工后土体固结沉降、填土增湿及黄土高压湿陷沉降致裂→水分沿裂缝入渗软化土体→形成中部初始滑面→前部土体加载增湿破坏→后部土体卸荷增湿破坏→锁固段土体加载增湿破坏→滑面贯通整体失稳。该结果有助于加深对贴坡高填方变形破坏演化过程的认识,可以为这类边坡的防治工作提供科学依据。     

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。     

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。     

湿陷性黄土隧道的工程性质分析

黄土隧道往往具有特殊的湿陷性黄土围岩和干旱半干旱气候地区特殊的地形地貌及地质环境,对隧道结构构成了潜在的不利影响。在对湿陷性黄土隧道修建和运行中工程特性认识的基础上,首先,根据地形地貌、地层结构、侵蚀发育、地下水条件和黄土浸水水源,进行了隧道的岩土环境等级和浸水等级划分,以及湿陷性黄土隧道的环境等级划分。其次,给出了隧道黄土地基湿陷变形量的计算分析方法,依据黄土地基湿陷变形不均匀沉降对衬砌结构的作用影响,以及列车运行对路基沉降变形的控制标准和建筑地基湿陷变形对结构的作用影响,确定了隧道湿陷性黄土地基等级的划分标准。最后,考虑到现行《湿陷性黄土地区建筑规范》适用的局限性,结合湿陷性黄土隧道的工程特点,针对隧道施工过程中围岩稳定性和湿陷变形对衬砌结构影响的两个重要问题,相应的提出了隧道地基湿陷性变形的评价方法和围岩压力的确定方法;由竖向压缩应力系数确定湿陷压缩应力,结合试验得出的湿陷系数计算隧道下地基土在实际压缩应力条件下的湿陷变形量。在考虑黄土结构性的条件下,利用太沙基公式计算隧道围岩压力,得到了围岩压力随黄土构度的变化关系。     

不同含水率下黄土冻融循环对湿陷性影响探讨

黄土通常可作为公路路基主要的填筑材料,湿陷性黄土经压实后,很大程度消除了湿陷性,能够满足路基整体强度和稳定性的要求,但在季节冻土区,黄土路基运营几年后仍发生大量的不均匀沉降、塌陷等病害。为分析冻融循环作用下各级含水率对黄土湿陷性的影响,采用室内试验的方法,对湿陷性黄土进行不同的冻融次数,探究其在冻融循环过程中变形及冻融循环后湿陷情况。实验结果表明:冻融循环之后的各级含水率重塑黄土仍具有二次湿陷性;冻融循环作用下高含水率的土体结构比低含水率的土体结构破坏的较早;干密度一定时,低含水率的土体冻融循环之后的净变形量越大,湿陷系数越小,冻融循环之后的净变形量越小,湿陷系数越大。     

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。     

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。     

黄土的结构屈服及湿陷变形的分析

黄土是一种典型的结构性土,其湿陷性是浸水后黄土结构破坏的反应。黄土的结构性可用构度指标定量地描述,它既包含了土的物质组成,还包含了不同沉积年代黄土的结构特征。加载和浸水均可引起黄土结构性衰减,加载结构性衰减可由一定含水率黄土的压缩结构屈服应力和压缩变形曲线表征;浸水结构性衰减可由浸水的压缩结构屈服应力减小和压缩变形曲线的变化表征。针对不同场地、不同沉积年代的Q_3黄土和Q_2黄土,依据不同含水率黄土的压缩曲线,分析了不同黄土构度指标与其压缩结构屈服应力之间的关系,以及黄土压缩变形过程中孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和压缩结构屈服应力比值对数之间的关系。表明不同沉积年代黄土的构度随其反映基本物性的综合物理特征量单调变化,压缩结构屈服应力与构度之间近似呈线性关系,压缩结构屈服前后的孔隙比比值和压缩应力比值对数之间服从近似一致的变化规律。建立了由黄土沉积年代和基本物性指标确定构度,进而确定压缩结构屈服应力;依据孔隙比比值与压缩应力比比值对数的关系,分别描述天然含水率黄土和浸水饱和黄土的压缩曲线;进而,确定饱和自重作用下黄土的自重湿陷系数,计算场地自重湿陷变形的评价方法。该方法应用于西安地区黄土场地自重湿陷评价,得到了与现场浸水试坑试验实测自重湿陷量比较一致的结果,论证了考虑黄土结构性的湿陷性评价方法的合理性和准确性,为建筑黄土地基湿陷变形和大厚度湿陷性黄土地下结构地基湿陷变形评价提供了一种新途径。