湿陷性黄土地区高填方地基工程关键技术问题与实践

以陕西省延安市某黄土高填方地基工程为研究对象，分析了我国西北湿陷性黄土丘陵沟壑区域开展挖填方工程面临的关键技术问题。详细介绍了工程的挖填方概况、工程地质和水文地质条件以及高填方地基设计和施工对策。结合场地形成的过程，对施工期及工后沉降监测数据进行分析，得到了黄土高填方场地形成过程中不同阶段地基沉降的特点和规律：填方区工后沉降量随填土厚度的增大而增大，填土厚度相近区域，原地基覆盖土层的厚度越大，工后沉降越大。     

改进的分层总和法在黄土地区高填方地基沉降变形中的应用研究

黄土高填方沉降变形控制是工程建设的重点和难点。通过室内侧限压缩试验和加湿试验,总结了重塑黄土在自重应力和含水率变化下的变形特征。基于分层总和法的思想,引入了Gunary模型和割线模量法,将黄土高填方地基的沉降分为荷载引起的施工沉降和含水率变化引起的施工后沉降,并提出了黄土高填方地基沉降变形的计算方法。结合实际工程背景,预测了高填方工程的沉降变形。结果表明：黄土高填方沉降的主要来源是施工期荷载引起的沉降;随着填土高度的增加,工后沉降占总沉降的比例逐渐增大;在最优含水率条件下,当施工期压实度达到95%以上时即可完成土的排气固结,施工后期为土的排水固结;压实度的控制对高填方工程至关重要;该研究成果丰富了黄土高填方地基沉降变形的计算理论,为黄土高填方工后沉降和湿陷性沉降的研究提供了理论依据,并对黄土高填方工程的施工及工后沉降控制具有一定的参考价值。     

基于修正FDA方法的黄土高填方地基工后沉降分析

为了进一步探索黄土高填方机场工后沉降的形成机制,以便于对其进行预测,以吕梁机场试验段为研究对象,结合大量的原位监测资料和室内压缩试验,采用修正FDA方法,试图将工后期排水固结变形和次固结(蠕变)变形进行分离,并采用基于Mikasa固结理论和Voigt-Kelvin黏弹性模型的沉降量–沉降速率曲线法进一步对该方法进行对比验证。研究表明:黄土高填方地基工后总沉降中约74%的沉降分量为深厚黄土地基的主固结沉降,其余的沉降主要以原地基及填筑体的蠕变引起,故基于修正FDA方法在分析黄土高填方工后沉降量形成机制的应用中比较符合工程实际,对类似工程的设计和工后沉降预测有一定的指导意义。     

董志塬区黄土高填方地基工后沉降特性试验研究

黄土高填方地基工后沉降量大,容易引起建筑物开裂破坏。本文以庆阳市西峰区某小区填沟造地项目为背景,对董志塬区黄土高填方地基的工后沉降特性进行了分析研究,研究结果表明,⑴黄土高填方地基在回填后200天到250天左右工后沉降量较大,最大沉降量可达到79cm。⑵黄土高填方地基工后沉降在沟谷处较大,距离沟谷越远,沉降量越小。⑶干密度是影响黄土高填方地基工后沉降的主要因素,可以通过提高干密度的方法提高黄土的回填质量,对于超厚的黄土高填方地基,宜采用高能级强夯进行分层回填。     

承德机场高填方地基工后沉降预测

目前我国机场建设正处于迅猛发展阶段,机场高填方工程屡见不鲜,然而对于高填方工程的地基沉降计算研究却不够完善。河北省承德机场具有以下工程特点:(1)原地基无特殊性岩土且进行地基处理,(2)填筑体以硬质岩为主。以高填方工程工后沉降现场监测资料为基础,研究了不同回归参数模型对高填方地基工后沉降数据拟合的合理性,在指数模型、幂函数模型、对数模型、双曲线模型、平方根模型中,指数模型能够真实的反映此类高填方工程工后地基沉降规律。由预测结果及沉降影响因素可知,此类工程工后沉降组成以填筑体压缩固结为主,填筑体厚度为工后沉降的主要影响因素,填筑体厚度变化较大处工后差异沉降相对显著。     

基于离心模型试验的黄土高填方沉降影响因素分析

使用复合型岩土离心试验机进行黄土高填方地基沉降模型试验,模拟沟谷地形中填筑体施工期和工后沉降过程,并系统研究黄土高填方沉降的影响因素。试验成果表明:施工速率、填方高度、沟谷形状、填筑压实度、时间等因素对填筑体沉降均存在影响。黄土高填方沉降主要发生在施工期,工后沉降所占比例较小。工后沉降随填方高度、时间对数均呈线性增长,工后沉降速率随时间呈指数衰减趋势。与开阔"U"型沟谷相比,狭窄"V"型沟谷地形对填方体有明显变形约束作用,沉降量小,稳定时间短。提高压实度、减小施工速率、控制填方高度均可减小填筑体沉降量,但提高压实度对大厚度填筑体的沉降控制作用更为显著,施工速率改变则对施工期沉降产生更直接的影响,填方高度与长期工后沉降量正相关关系则相对较为稳定。     

黄土高填方沉降规律分析及工后沉降反演预测

 为了揭示黄土高填方的沉降规律,并预测其工后沉降,对某高填方的监测成果进行分析,将FEM数值计算与分层迭代反演方法结合,对高填方的工后沉降进行反演预测。分析结果表明：填方体自身沉降占总沉降的63%而原地基沉降占37%,施工期产生沉降的主要原因是非饱和土孔隙气压密及排气固结,原地基和填方厚度的不均匀是地表差异沉降的主要原因。分层迭代反演法与FEM结合能更精确的反映施工加载对填土形变参数的影响,采用反演参数预测沉降值与现有实测数据吻合较好。     

高填方地基蠕变沉降计算方法研究

高填方地基的工后蠕变沉降计算是判断其沉降稳定与否的重要方法,也是安排后续施工的重要依据。针对通过有限沉降观测数据进行沉降预报的问题,提出高填方蠕变沉降实用计算方法。为进一步论证该方法的合理性与实用性,结合承德机场的工后沉降监测数据对蠕变实用算法进行深入分析。然后为检验该方法的优越性,分别以承德机场和陕西某黄土高填方地基为例比较了所提出方法和三点法、星野法及双曲线法的计算结果。结果表明:蠕变实用算法在已知有限数据的情况下可以更好地预测有限时间内高填方的蠕变沉降。     

高应力下重塑黄土蠕变特性试验

以延安地区黄土高填方填筑体为研究对象,进行了控制含水率和压实度的高压固结蠕变试验。分析了初始含水率、压实度、固结压力等因素对重塑黄土蠕变特性的影响。使用对数函数对试验结果进行拟合,得到了适合描述延安地区黄土高填方填筑体工后沉降的蠕变模型。试验结果表明:减小初始含水率或增大压实度,能在一定程度上降低土体的蠕变量,从而更好地控制高填方工程的工后沉降。固结压力越大,试样达到稳定所需的时间越长,最大固结压力(2 400 kPa)时,蠕变稳定时间是低固结压力(100 kPa)时蠕变稳定时间的4倍左右。该本构模型能够较好地反映出延安地区黄土高填方填筑体的蠕变特性。     

解析强夯法在黄土地区某高填方工程中的应用

与传统的分层碾压法相比，强夯法对高填方填筑体的处理有着显著的效果，且能够获得良好的经济效益。对湿陷性黄土地区的高填方工程而言，强夯法的应用能够有效地解决不均匀沉降、工后沉降等最常见的质量问题。     

综合管廊穿越黄土挖填方场地受力变形状态研究

以黄土高填方场地中的现浇综合管廊为原型,通过物理模型试验研究综合管廊在黄土挖填结合部位的受力与变形状态。采用石膏与铝棒材料制作1∶20的缩尺综合管廊模型,并模拟出黄土填方场地中挖填结合部位的阶梯状接坡结构。通过特制的沉降装置模拟填方场地工后沉降的发展,全程监测综合管廊的竖向变形、纵筋应变以及地基土压力变化。揭示了综合管廊在填方场地工后沉降发展过程中的受力规律与变形破坏特征。试验结果表明,随着填方区土体沉降量的增大,综合管廊与底部土体接触状态变化是导致综合管廊在挖填结合区内侧壁拉-剪裂缝的重要原因,并且综合管廊剧烈变形的范围由挖填结合区向填方区有明显的扩展。研究成果可为实际工程中综合管廊的设计和变形控制提供参考。     

湿陷性黄土高填方强夯填筑路基沉降计算及边坡稳定性分析

传统高填方土基沉降计算方法针对的是填筑高度较小的砂性或黏性土,对于48 m强夯高填方未见报道,且黄土湿陷性在计算中很难考虑。鉴于此,以三门峡崤函大道道路工程项目为依托,采用ABAQUS软件完成数值模拟建模,对湿陷性黄土高填方强夯填筑路基在施工过程中以及长期运营过程中的沉降量和沉降规律进行了计算分析。计算结果表明：夯后总沉降值满足要求,反映了本工程强夯效果较好。在此基础上,对高填方形成的边坡稳定性进行了模拟分析,并给出了施工建议。     

强夯法在黄土地区某高填方工程中的应用

在湿陷性黄土地区的大型土石方工程中,采用强夯法处理高填方填筑体,与传统的分层碾压法相比有较大的优越性及较好的经济效益.结合工程实例,介绍了高填方强夯施工工艺、排水设计和质量控制标准,提出了高填方强夯地基需要解决的问题及处理措施,有效地预防了高填方工程最易发生的工后沉降和不均匀沉降问题.     

低含水量湿陷性黄土以夯代压高填方施工技术研究

结合兰州市彭家坪净水厂工程,阐述了低含水量湿陷性黄土高填方的施工技术,重点介绍了强夯施工方法、土层增湿措施、质量保证措施。实践证明,该技术用于低含水量湿陷性黄土高填方的施工,可有效减少工后高填方不均匀沉降,具有加固效果显著、施工方便、缩短工期、节省费用等优点。该研究成果可为类似工程提供借鉴和参考。     

适于黄土高填方路堤综合压实技术的应用研究

以太原市太行路阎家峰路段为工程应用对象,提出并应用一种适于黄土填料高填方路堤的分层碾压与重锤补夯相结合的综合压实技术。通过结合施工进程的土性试验、现场深层沉降监测等试验手段,研究高填方路堤黄土填料的压实特性、重锤补夯的强化机制及路基的综合压实效果。相关土性试验研究结果表明:分层碾压后的土体再经重锤补夯作用后,压实度、压缩模量等参数得到大幅提高,并随填方深度均呈周期性的锯齿形曲线变化形态。沉降监测及分析结果表明:该综合压实技术处理后的路堤工后沉降显著减小,趋于稳定的最大工后路面沉降仅为路堤高度的0.1%,且填方体的自身压缩变形为总沉降的主要组成部分;填方体工后沉降与时间呈对数关系,依此提出填方体工后沉降的预测公式,与实测值吻合较好。     

九寨黄龙机场高填方地基工后沉降预测

以四川省九寨黄龙机场高填方地基工后沉降原位监测结果为基础,探讨了高填方地基工后沉降预测回归参数模型。在指数模型、幂函数模型、平方根模型、双曲线模型和对数模型等回归参数模型中,只有对数模型能较真实反映高填方地基工后沉降规律。对数模型的预测结果表明,由于高填方地基中上部填筑体和底部软弱地基填筑厚度极不均匀,工后差异沉降显著。     

大厚度夯填黄土场地工后变形特性研究

以陕北某黄土沟壑区高填方黄土场地为例,利用多重监测手段对填方体进行了长期、连续的变形监测,利用监测成果分别研究了夯填黄土场地地表和深部的沉降变形及水平位移变形特性。对影响沉降变形的压缩层厚度因素及时间因素进行分析,建立多因素沉降变形回归模型,讨论了以沉降变形速率作为稳定标准,不同填方厚度条件下的填方体沉降变形稳定时间。分析表明：分层强夯回填黄土场地的最终工后沉降量约为压缩层厚度的1.29‰,填方体的地表水平位移量较沉降变形量小,地表水平位移变形在方向上指向填方体临空面方向或填土厚度较大部位方向;在深层变形特性上,填方体表现出表层回弹、深部压缩的变形特性,填方体的深层水平位移表现出呈随深度减小的趋势。     

昔格达层高填方路堤工后沉降研究

新建的攀枝花南站地基为昔格达层,昔格达地层物理力学性质非常差,遇水易软化和崩解。因此,研究昔格达层混合填料所填筑而成的高填方路堤的工后沉降值具有非常重要的理论价值和工程意义。借助路基工程中常用的双曲线法和三点法对攀枝花南站典型断面工后沉降进行预测分析研究结果,可以为类似高填方路堤沉降研究提供参考和借鉴。     

黄土高填方场地场平勘察中的几点体会

结合黄土高填方场地岩土工程勘察工作实践,总结了目前高填方勘察中存在的问题,并针对高填方的特点从填方区、填筑材料料源区、挖方边坡区三方面,阐述了高填方场地勘察工作重点,旨在更加客观地对高填方场地进行评价。     

几种黄土高填方路堤沉降预测模型的对比研究

以山西省太原市太行路工程阎家峰路段填方路堤为依托,采用分层沉降仪观测填方路堤沉降,对黄土地区高填方路堤沉降规律进行研究。根据沉降实测数据,分别建立了泊松、双曲线、乘幂、指数和对数5种预测模型,并将5种模型的预测值与实测值进行比较。结果表明,5种模型均对短期沉降实测数据拟合程度较高,且泊松模型和指数模型的预测精度较高,但对于长期沉降预测均存在缺陷。在此基础上,建立了泊松和指数模型的组合模型,能够较好地预测长期沉降。由此得出本路堤工后沉降在接近2年的时间内基本完成。