深厚黄土地基浸水湿陷变形及竖向土压力作用分析

黄土地基浸水后的湿陷变形对黄土地区的工程建设具有重大影响,但以往研究对深厚黄土地基土浸水过程的湿陷特性及其土压力变化规律研究不够充分。以中兰铁路兰州新区南站某场地为例,开展现场浸水试验,对深厚湿陷性黄土场地的地表位移及地基深层湿陷变形进行监测,同时埋设土压力盒,对浸水湿陷过程中地基土的竖向土压力的变化规律进行分析。研究结果表明:(1)该深厚黄土场地最大湿陷下沉量在150 cm左右,浸水范围10 m以外的地表基本不发生湿陷下沉;(2)根据深层沉降测试结果可知,0~15 m深度范围内该黄土地基为强湿陷土层,湿陷量达到120 cm左右,占整个场地湿陷量的80%以上,24 m深度以下地基土不发生湿陷,为非自重湿陷土层;(3)根据土压力监测分析,15 m深度以上的地基土浸水后土体结构完全溃散,测试得到的土压力即为上覆土体的自重压力,15 m深度以下的土体浸水后虽产生一定的湿陷下沉,但土体结构未发生完全破坏,对上覆自重荷载仍具有一定的支撑作用。研究结论可为中兰铁路后期工程及兰州新区的建设提供一定的技术参考。

路基侧向变形行为及侧向约束模型试验研究

分析路基产生侧向变形的力学机理,采用弹性理论法和有限元法对路基坡脚处的侧向变形进行计算,并采用地下连续墙作为地基的侧向约束结构进行模型试验,监测地基不同深度处的侧向变形。结果表明:弹性理论法的计算结果偏小,但同时说明路基的沉降计算不应忽视侧向变形的影响,路基在荷载作用下产生的塑性变形是工后沉降的主要组成部分,而侧向变形是路基产生塑性变形的主要原因之一。通过试验得出,地下连续墙作为地基的侧向约束结构能够有效限制地基土的侧向变形,减小地基沉降。

大断面砂质黄土隧道二次衬砌受力特征

通过现场监测和数值模拟,研究了中兰客运专线盘岘山大断面黄土隧道二次衬砌的受力特征。结果表明:接触压力、钢筋轴力、混凝土应力随时间变化大致可分为施工扰动阶段、变化阶段和稳定阶段,仰拱受力波动幅度较拱墙大,达到稳定的时间更长;接触压力沿洞周不均匀分布,边墙以上呈双耳状分布,仰拱处呈哑铃形分布,且仰拱整体接触压力大于边墙以上部分;理论与实测荷载作用下二次衬砌内力与分布规律差异显著。安全系数最小值在理论荷载作用下位于拱顶和左右拱肩,在实测荷载作用下位于仰拱与边墙交界处。实测结果表明基于松动压力的理论荷载不能表征砂质黄土地层二次衬砌结构的实际受力特征。

膨润土石灰混合料改良黄土试验研究

石灰作为一种优缺点突出的传统胶凝材料,被广泛应用于土体改良。为降低石灰改良黄土的工程造价、减少石灰用量,将石灰与膨润土混合,提出膨润土—石灰混合料改良黄土新方法,对混合料改良黄土的物理力学特性展开研究。试验发现:膨润土—石灰混合料改良黄土时既能发挥石灰的胶结作用,又可显著改善土体的级配。3%+5%混合料固化黄土可做高速公路及一级公路的路床和路堤填料。在5%石灰改良黄土基础上,掺入3%~7%膨润土后,可显著增强黄土的胶结性和压实性,进而提高密实度和强度。