大厚度湿陷性黄土现场浸水试验研究

在陕西省渭南市合阳县大厚度自重湿陷性黄土地基上进行了现场试坑浸水试验,深入研究了原状黄土地基的湿陷性和渗流特性,揭示了地表及深部土层沉降量随时间的变化特征、浸水范围及湿陷范围.结果表明,试坑地表、深部土层沉降量随时间变化曲线都呈现慢-快-慢-稳定的特点,湿陷变形发展过程都经历4个发展阶段,分别是初期平缓段、迅速变形段、过渡段及后期平缓段,黄土的自重湿陷变形基本发生在迅速变形段和过渡段.土层湿陷范围小于饱和范围,黄土在饱和条件及上覆饱和自重应力作用下也不会发生湿陷.提出了路基防排水宽度为12 m的建议,该结论可为西韩城际铁路路基排水及地基处治提供参考.

大厚度湿陷性黄土隧道现场浸水试验研究

对于穿越大厚度湿陷性黄土地层的隧道,其围岩湿陷变形会威胁隧道结构的稳定性。为了分析黄土围岩湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,选取典型大厚度湿陷性黄土隧道场地,通过开展隧道场地地面浸水试坑试验及隧道仰拱浸水试验,测试了地面入渗和隧道基底入渗过程中不同埋深地层的湿陷沉降变形及地基的沉降变形、入渗过程中围岩的体积含水率变化分布、试坑周边地层的侧向位移、衬砌结构接触压力和轴力,研究了既有隧道黄土地层的湿陷变形特性及水分运移规律、隧道结构力学响应。结果表明,隧道开挖、衬砌作用扰动黄土结构,增大了围岩及深层黄土的渗透性;与天然黄土场地试坑浸水入渗比较,增大了竖向浸水范围,减小了水平向浸水范围。隧道围岩湿陷变形改变了围岩与衬砌结构的相互作用性状。围岩湿陷和地基软化作用增大了二次衬砌结构侧墙竖向荷载和侧墙围岩的挤压作用,引起拱脚地基承载力减小和沉降变形发展,拱顶、拱肩接触面呈受拉状态;仰拱中部地基土的抗力作用抑制其沉降变形,从而使得拱脚和仰拱中部出现显著的沉降差,导致仰拱混凝土开裂,形成纵向裂缝。此外,浸水范围内黄土的湿陷变形不仅引起竖向沉降变形,还会引起周围土体产生侧向水平位移;洞口边坡场地黄土的湿陷性和地层湿陷变形差异较大,反映了黄土山岭黄土场地地层条件复杂多变的特征。

大厚度自重湿陷性黄土场地湿陷变形特征的大型现场浸水试验研究

结合国家重点工程建设项目——宁夏扶贫扬黄灌溉工程11号泵站地基的预浸水处理,在自重湿陷性黄土厚度大于35m的场地上做了面积为110×70m2的浸水试验,试验历时251d,揭示出大厚度自重湿陷性黄土的湿陷变形具有与中小厚度(小于15m)自重湿陷性黄土的湿陷变形不同的3个显著特征:①湿陷量随浸水历时的发展过程包含5个阶段,即初期平缓段、浸水陡降段、中期平缓段、停水后的陡降段和后期平缓段;②湿陷速率在浸水期间呈显“小→大→小→稳定”的变化规律,在停水后则呈显“大→小→稳定”的变化规律;③湿陷量、试坑周边裂缝的宽度和裂缝两侧地面的高差远远大于既往同类研究记录。通过分析,建议把连续5d的平均湿陷量不大于2mm作为大厚度自重湿陷性黄土场地浸水试验的停止注水标准;采用建议的停水标准,缩短了该建设项目的工期、节省了费用。本文的研究成果可供今后类似的地基处理工程及修订黄土规范参考。

湿陷性黄土现场浸水试验研究进展

预浸水是黄土力学性质研究和地基处理的一种重要手段。简要分析了进行现场浸水试验的必要性,详细评述了我国现场浸水试验的研究历史和发展现状,重点介绍了浸水试验的关键技术、湿陷变形规律和湿陷性评价等方面所取得的成果,指出了现行规范中湿陷性判定、地基处理厚度、剩余湿陷量及停水标准等方面存在的问题并给出了相应建议,最后指出了今后研究工作的主要趋势。

郑西高速铁路豫西段黄土现场浸水自重湿陷特征研究

通过现场浸水试验,研究了郑西高速铁路豫西段典型黄土场地浸水后的自重湿陷特征,分析了湿陷土层深度随浸水时间的演化规律,判定了浸水水平向影响范围。研究表明:浸水边界对沉降的影响十分明显,浸水后的湿陷速率呈现出慢-快-慢直至稳定的特点,在浸水10 d后已完成总沉降量的60%,浸水30 d时完成总沉降量的约90%;该场地实测因地区土质而异的修正系数0为1.30,大于规范推荐的0.9,说明该地区黄土的湿陷程度比以往认识地更为强烈;该场地自重湿陷土层下限深度室内试验值是19 m,而现场实测值是16 m,前者是后者的1.2倍。通过综合判定,该场地浸水后的湿陷变形范围为距试坑边缘20 m,与试坑的直径相当,建议在郑西高速铁路沿线此类黄土场地,线路两侧20 m范围内不得积水。该研究成果已在郑西高速铁路建设中得到应用,也可为该地区类似工程提供参考。

晋南地区大厚度湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

结合大同 西安客运专线,对晋南地区大厚度湿陷性黄土进行了现场浸水试验研究;并在典型地区（山西省运城市闻喜县）采集大量原状土样,进行室内试验,获得了一系列黄土力学参数.试验结果表明：该地区黄土属Ⅱ级自重湿陷性黄土;不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随土层深度的增加而减少;在距离试坑边缘不同位置处含水量不同,同时,在深度方向上,10 m以内水分入渗较为容易,10 m以下入渗较为困难;现场实测场地黄土的自重湿陷下限为10 m,和计算得到的场地黄土自重湿陷下限基本吻合;水分扩展形态呈喇叭形,扩散角大致在41°-45°变化;裂缝呈连续环形分布,宽度深度都较小;埋设的张力计和压力计验证了场地黄土湿陷性等级的正确性.该研究对大西客运专线建设具有现实指导意义和应用价值.

湿陷性黄土现场浸水试验研究

结合湿陷性黄土现场浸水试验,采用浅标点与深标点观测试验区地面湿陷和深层湿陷变形,基于试验实测数据分析沉降变形时间、空间的发展规律,并探求了试验区黄土湿陷性的特点。试验结果表明,该方法可准确判定场地黄土湿陷类型,对工程地基处理具有指导意义。

大厚度自重湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

针对大厚度自重湿陷性黄土场地工程建设中所面临的湿陷性评价及地基处理等技术难题,通过现场试坑浸水试验手段,研究了试验过程中注水量的变化规律、水分场的运移规律、地表及深部湿陷变形特征、周边裂缝发展特征、浸水影响范围及饱和范围、地基土渗透系数、自重湿陷下限深度及其确定标准;在此基础上,提出一种考虑地层沉积时代反算因地区土质而异的修正系数β的方法,并对黄土自重湿陷的判别标准进行了初步探讨,结果表明,Q黄土采用0.015的判别标准较为合适,Q黄土采用相同标准不太合适,对于Q黄土的自重湿陷性的评价建议采用现场试坑浸水试验确定。研究成果可为地区工程建设提供参考及借鉴。

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

在工程建设中,膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言,膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性,影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征,结合云桂铁路建设,设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验,并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果,初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。

低矮路堤下膨胀土地基现场浸水试验研究

为研究低矮路堤下中–强膨胀土地基浸水饱和后的变形特性,依托云桂高速铁路建设,通过人工浸水方式开展不同高度等尺寸路基现场浸水试验。试验采用砂孔、砂槽及砂垫层等方式多面浸水,并同步观测路基填土期、稳载期及人工浸水期地基表面与路基表面的变形。研究结果表明:从路基填筑开始到人工浸水结束,膨胀土地基的变形曲线呈"S"型分布。沿路基横断面方向,地基表面的膨胀变量呈"锅底"型分布,路基表面的膨胀变量呈"V"型分布,地基表面的相对膨胀量随路基填高的增加而呈线性递减。通过对比不同路基填高的相对膨胀量表明,地基表面的相对膨胀量均大于路基表面的相对膨胀量,地基表面的膨胀变形沿路基本体呈衰减变化。在试验成果的基础上,初步提出以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。

膨胀土大面积浸水现场试验

为研究原位膨胀土在大面积浸水条件下的变形特征,在典型膨胀土地段做了面积为5.1×15m2的浸水试验,试验历时17d。试验结果为:(1)膨胀变形过程可分为4个阶段,初始快速线性膨胀阶段、过渡阶段、缓慢线性膨胀阶段、稳定阶段;(2)膨胀速率基本呈现"短时极大→小→稳定"的规律,其中浸水0～1.5h是膨胀速率最大的时期,最大膨胀速率达13.26mm/h,之后膨胀速率迅速降低,平均膨胀速率只有0.09～0.78mm/d;(3)膨胀土的渗透模式受土体中微裂纹数量、土颗粒间收缩膜强度以及膨胀单元受力情况影响;通过分析,建议将连续3d膨胀变形量不大于0.02mm,总浸水时间不少于两周作为膨胀土现场大面积浸水的稳定标准。

深厚黄土场地浸水试验及湿陷性评价

现场浸水试验是研究深厚黄土场地自重湿陷特征、评价其湿陷性的重要手段。基于原状黄土的室内试验,在兰州新区深厚黄土场地开展现场浸水试验,测试分析浸水过程中的土层含水率及地基沉降变形发展规律。研究结果表明:兰州新区原状黄土的含水率和干密度沿深度逐渐增大,孔隙比、自重湿陷系数大幅降低;随着水分入渗深度增加,体积含水率变化曲线上翘时间依次增大,湿润锋面到达测点的时间越来越滞后;地表沉降经历缓慢-快速-减缓-稳定的过程,沉降速率可达5.88 cm/d,浸水50 d时完成总沉降量的60%;该场地0~16.5 m强湿陷土层的湿陷量占湿陷总量80%以上;试坑周围有大量环向裂缝发育,裂缝最宽为34 cm,错台高度可达50 cm;结合室内和现场试验结果,该场地的自重湿陷下限深度和地基处理深度可取24.0 m。研究结果可为深厚湿陷性黄土地区的工程建设提供参考。

伊犁深厚湿陷性黄土浸水入渗及沉降变形特征分析

新疆伊犁黄土原位试验实测资料非常缺乏,为了研究其浸水入渗规律和自重沉降特征,开展了原状土和重塑土的现场浸水试验研究,并对表面沉降和水分进行观测。研究表明:浸水过程中,任一点的饱和度存在明显的暂态饱和区,封闭压缩气体上收缩膜承受的孔隙气压力、孔隙水压力和进气值的短暂力学平衡是其存在的主要原因;原状土因黄土结构性和地层结构性,其沉降特征具有明显的阶段性,其可用分段函数进行描述,重塑土因结构性破坏,其变形阶段性不明显;浸水21 d,湿润锋面到达8.8 m,重塑土(S4)的沉降量为120 cm,原状土(S5)的沉降量为78 cm,前者比后者大35%;鉴于软弱土层存在应力集中,湿润锋面以上相邻饱和土变形尚未稳定时,其下非饱和土不发生增湿变形,因此,原状土沉降变形为湿润锋面以上饱和土尚未变形稳定的沉降量,小于自重湿陷量的计算值85 cm。研究结果对伊犁黄土浸水变形机制和增湿变形计算奠定了基础。

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。

湿陷性黄土区桥梁桩基承载力浸水试验研究

依托兰州南绕城高速公路建设项目在湿陷性黄土区进行了大型现场浸水试验,在天然和浸水2种工况下,研究连续浸水对湿陷性黄土区桥梁桩基承载力的影响。研究结果表明:以年降雨量为注水量,连续浸水后加载桩基的承载力只有天然状态下的60%,桩基承载力降低是由于黄土抗剪强度降低使桩侧的摩阻力降低;浸水前后桩基的不可恢复变形由44.1%增至91.55%,变形基本不能恢复;恒载浸水状态下桩基沉降量是浸水前加载状态下的5.3倍;浸水后土体材料性质改变,浸水的影响远大于正常工作荷载。

宁夏扶贫扬黄工程泵站大厚度自重温陷性黄土预浸水法处理地基研究

本文结合宁夏扶贫扬黄工程10号、11号、12号、南城拐支泵站预浸水地基处理设计、施工及观测试验的结果,寻求大厚度自重湿陷性黄土预浸水处理技术中所涉及到的主要问题的解决对策。通过现场浸水揭示了湿陷量与浸水时间的关系、湿陷速率的变化特征、总耗水量、每昼夜耗水量与浸水时间的关系、停水条件及稳定标准等,其预浸水法处理地基的规模远远大干既往同类研究记录。以上问题的解决将为大厚度自重湿陷性黄土预浸水处理的合理设计提供较完善的理论依据和为现行《湿陷性黄土地区建筑规范》修订提供新的经验。本文的研究成果可供今后类似的地基处理工程及修订黄土规范参考。

大厚度黄土湿陷特性现场及室内试验对比研究

以新建川口至大河家公路为研究对象,对古鄯服务区的湿陷性黄土进行了现场试坑浸水试验和室内试验。结果表明:试验场地黄土土体自重湿陷量的实测值与室内试验计算值存在较大差异的主要原因是湿陷性土层分布不连续;自重湿陷系数与含水率之间存在良好的线性负相关性,随着含水率的增大而减小,且土体含水率>19.5%的黄土场地不具有自重湿陷性;自重湿陷系数与孔隙比之间存在良好的线性正相关性,随着孔隙比的增大而增大;该地区黄土发生湿陷的起始孔隙比为0.98。

渭北地区湿陷性黄土场地浸水试验研究

以新建银川—西安高速公路为例,通过现场浸水试验,研究了银西高速公路沿线渭北地区代表性黄土场地浸水后的湿陷变形特征,判定了浸水影响范围,探讨了水分扩散形态.结果表明:该地区为自重湿陷性黄土场地,湿陷等级Ⅳ级;黄土湿陷速率呈现出“慢—快—慢—稳定”的变化特点,整个沉降过程由五段组成,湿陷沉降量在浸水前半期已完成总沉降量的70%;湿陷影响范围垂直向大于水平向;水分扩散形态呈开口逐级扩大的“喇叭型”,扩散角为42°~49°;试坑周围产生近同心圆形连续裂缝,宽度、深度较小;场地黄土湿陷敏感性较强.该研究对渭北地区其它工程具有借鉴意义.

基于桩土相对位移特征的深厚湿陷性黄土地区桩基承载力计算方法

湿陷性黄土地层桩基中性点不易准确把握,会导致部分工程实测负摩阻力高于规范参考值。针对这一问题,本文基于现场浸水试验,提出一种依据湿陷性土层厚度确定桩基负摩阻力分布新方法——相对位移法,并进行了验证。结果表明:浸水试验场地累计沉降随着深度的增大而减小,深度为0~15 m时土体湿陷较为充分,15 m处接近饱和自重应力界限,15 m以下土层湿陷不充分,土中竖向应力增长幅度较小,22 m以下土层基本不发生湿陷;经验参数法与相对位移法计算得到的桩基承载力分别为2 926.5、3 251.6 kN,相对位移法得到的桩基承载力更能反映桩基承实际载能力,用于深厚湿陷性黄土地区桩基设计能兼顾安全性与经济性。

伊犁黄土强烈自重湿陷性的影响因素分析

新疆伊犁河谷的黄土,在沉积过程中受大西洋西风环流控制,不同于受东亚季风控制的黄土高原黄土,需要专门研究。对伊犁一大型渠道工程湿陷性黄土渠基的现场大型浸水试验证明,伊犁黄土湿陷性强烈,现场实测自重湿陷量达到352 cm,最大湿陷系数达到0.18(p=200 k Pa),且湿陷具有沉降发展早、速度快和量值大的特点。为了弄清引起伊犁黄土强烈湿陷的原因,开展了伊犁黄土沉积历史调查,及大量的黄土物理、矿物组成和显微结构试验工作,研究表明:伊犁黄土形成年代较晚,沉积过程中气候更为干冷,也基本未经受湿热气候的影响,盐分特别是碳酸钙受雨水淋滤的作用小,是典型的风积黄土样本;伊犁黄土具有天然密度、含水率和饱和度较小,易溶盐含量较高的特点,且其颗粒之间以点接触、架空结构和少胶结形式为主,结构极不稳定,这些因素是造成其强烈湿陷的历史原因和内在原因。