自重湿陷性黄土地区桩基础承载特性研究

文中依托西安某公路桥梁工程,采用有限元法,结合现场浸水载荷试验结果,在验证模型有效性的基础上,通过改变桩径及桩长,对比研究了桩周黄土产生湿陷和未产生湿陷两种情况下的桩基受力承载特性.结果表明:当桩长为20 m、桩径为0.8 m时,桩周土未湿陷时极限承载力为3 500 kN,桩周土湿陷时极限承载力为3 300 kN,承载力减小了5.71%.当桩长为17.5 m、桩径为1.2 m时,桩周土未湿陷时极限承载力为6 000 kN,桩周土湿陷时极限承载力为5 700 kN,承载力减小了5%.自重湿陷性黄土地区的桩基承载能力随有效桩长的增大而增大,且相较于增加桩长,增加桩径时承载力的提高幅度较大,且沉降量较小,表明自重湿陷性黄土地区增加桩径更有益于提高桩基础的承载力.

水泥改良自重湿陷性黄土耐久性研究

为探究水泥改良后的自重湿陷性黄土的耐久性,通过无侧限抗压试验分析压实度、水泥掺量、养护时长、干湿循环次数等因素对改良土水稳定性和耐干湿性的影响,试验结果表明:改良土水无侧限抗压强度随压实度和水泥掺量增大而增大,随养护时长增大而呈先增大后减小的趋势。水稳系数增长幅度随着压实度和养护时间的增加而变小,其压实度宜控制在97%~98%之间,水泥掺量宜控制在8%~10%之间,养护时间宜在28~35d之间。改良土的无侧限抗压强度随干湿循环次数增加而降低;在干湿循环次数相同的条件下,其耐干湿性随掺入水泥量增大而增大,而掺入水泥量小的改良土抗压强度衰减速度较快。

自重湿陷性黄土地质条件下检查井施工新法

本文提出一种新的施工办法,有效解决了自重湿陷性黄土地质条件下检查井施工难题。该方法具有开挖快速、支护简单、成本优良、井周回填密实、安全稳定性好等诸多优点。

大厚度自重湿陷性黄土地基上渡槽桩基的设计方法

本文通过对宁夏扬黄扶贫灌溉工程渠道建筑物的基础处理,阐述了在大厚度自重湿陷性黄土地基采用桩基设计的理论依据及方法,为以后类似基础处理工程提供借鉴。

大厚度自重湿陷性黄土地基上渡槽桩基的设计方法

通过对宁夏扬黄扶贫灌溉工程渠道建筑物的基础处理，阐述了在大厚度自重湿陷性黄土地基采用桩基设计的理论依据及方法，为以后类似基础处理工程提供借鉴。

兰州地区大厚度自重湿陷性黄土场地浸水试验综合观测研究

对兰州地区Q3大厚度自重湿陷性黄土场地进行了不设注水孔,埋设水分计和热传导吸力探头的浸水试验。研究结果表明:大厚度黄土场地的不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随着土层深度的增加将减少;体积含水率在不同深度土层中呈现不同的变化规律,10 m以上基本由6段组成,10～22.5 m由5段组成,而22.5 m以下则由3段组成;25 m以上范围内水分入渗较为容易,该深度以下土层,由于上部土体发生湿陷压密以及空隙中的气体压力增大导致了水分入渗缓慢;离试坑周边较远的裂缝的产生由于试坑较近裂缝剧烈活动引起;水分运移基本呈现椭圆状形态入渗(长轴位于水平向),后期整个椭圆状湿润区的离心率越来越小,椭圆更扁;浸润角随着外部水源不断供给逐渐扩大,本次试验其变化范围在0°～55°;场地中水分入渗率基本呈现出幂函数减趋势。

大厚度自重湿陷性黄土地基处理厚度与处理方法研究

大厚度自重湿陷性黄土的地基处理方法、处理深度以及合理控制剩余湿陷量等是黄土地区工程设计中的难点、热点问题。从大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特点出发,进行3个方面的相关工作。首先论述大厚度自重湿陷性黄土地基处理的原则;然后,结合建构筑物的类别不同,提出不同的自重湿陷性黄土层厚度、宜采取的相应地基处理厚度和剩余湿陷量控制标准;最后,详细探讨大厚度自重湿陷性黄土地基整片处理、局部处理及多种处理方法的优缺点及适用性等问题,并给出几种地基处理方法处理效果良好的工程实例。

大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分入渗规律及地基处理方法研究

为研究大厚度自重湿陷性黄土的湿陷变形特性、水分入渗规律以及地基处理合理方法等问题,选择典型大厚度自重湿陷性黄土场地,进行了布置沉降观测点和埋设水分计的浸水试验以及挤密桩、DDC(孔内深层强夯)桩地基处理试验。试验结果表明,在水分入渗过程中,深度22.5～25.0 m以上土体易发生湿陷,该深度以下土体则含水率增加缓慢,达不到湿陷起始含水率,不易发生湿陷,因此该深度考虑可作为现场湿陷性评价的临界深度,也可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时可参考的地基处理下限深度。DDC桩间距为1.0～1.4 m时,无论从挤密系数还是湿陷系数都能满足规范要求;挤密桩15 m试验区域沉降量较小,但其剩余湿陷量任未满足要求,这也佐证了关于22.5～25.0 m深度难于发生湿陷的结论。试验成果可作为今后大厚度自重湿陷性黄土地区工程建设以及黄土规范进一步修订的参考。

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。

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。

大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和剩余湿陷量问题的合理控制

为研究大厚度自重湿陷性黄土地区地基处理深度与剩余湿陷量的合理控制关键技术难题,对采用不同处理深度的挤密地基进行了大面积深层浸水载荷试验。试验结果表明:对采用挤密地基处理在6~12 m深度以下进行深层浸水后均发生不同程度的地基湿陷下沉,而地基处理在15 m深度时(剩余湿陷量远大于200 mm)地基整体实际下沉量相对较小,说明现行的《湿陷性黄土地区建筑规范》对乙、丙类建筑地基关于最小处理深度的规定过于严格,不符合现有的经济技术水平,建议在采取一定措施的情况下将12~15 m作为乙、丙类建筑在大厚度自重湿陷性黄土地区地基处理的合理深度。并针对现行规范中对乙、丙类建筑剩余湿陷量控制的不合理之处,提出了'剩余湿陷量折减系数'这个概念,并提出了该折减系数的建议值,可为同类工程建设和规范修订提供一定的参考。

采用TDR水分计研究非饱和黄土入渗及自重湿陷变形规律

通过在大厚度自重湿陷性黄土场地上进行大规模原位浸水试验,在浸水坑的不同位置和深度埋设TDR水分计,对水在竖向和水平向的入渗运移规律进行实测,研究黄土在地面浸水后的入渗规律与自重湿陷变形规律及其相互关系。研究表明:(1)水在土体中的入渗规律是水沿大孔隙先向下入渗,然后再渗透扩大饱和区的运移过程;(2)在水分的入渗过程中,深度22.5～25.0 m以上土体发生自重湿陷变形,以下土体含水量增加缓慢,达不到湿陷起始含水量,没有发生自重湿陷变形,因此,可考虑22.5～25.0 m作为现场湿陷性评价的临界深度,另外该深度可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时的参考地基处理下限深度;(3)由TDR水分计得出的体积含水率变化曲线不仅可以用来测量体积含水率的时空变化,而且可以用来判定黄土是否发生湿陷变形以及湿陷敏感性和湿陷系数随深度的变化规律,也可粗略计算水在非饱和黄土中的扩散速度。

自重湿陷性黄土场地的桩基浸水载荷试验

在自重湿陷性黄土场地上进行了钻孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为18 m,浸水坑边长为20 m)大型原位浸水载荷试验,设置了天然状态下和浸水状态下的2种工况,对试验结果进行了对比分析。研究结果表明:在模拟历史上月最大降水量3倍的试验浸水量条件下,浸水主要影响区域在地表下8.5 m以内;浸水试桩侧摩阻力分布呈"单峰"形态,负摩阻力分布在桩身3～9 m的区域,其强度为-0.5～-2.2 kPa,较土体饱和条件下的数值明显偏小;天然状态和浸水状态下桩基承载能力差异较小,未浸水试桩的极限荷载是浸水条件下的1.06倍;但变形差异显著,浸水试桩在极限荷载下的变形是未浸水条件下的7.76倍。因此,建议在对应条件下可采用按沉降量控制的桩基设计方法。

自重湿陷性黄土地区合理桩长初探

考虑桩周土体及桩–土接触的非线性,建立了空间轴对称有限元模型;结合此模型提出了计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法——叠加法,得出了当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论。运用此方法分析了自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出了中性点深度及应增加桩长的范围。

大厚度自重湿陷性黄土中灌注桩承载性状与负摩阻力的试验研究

结合国家重点工程建设项目宁夏扶贫扬黄灌溉工程,在自重湿陷性黄土厚度大于35 m的场地上进行了挖孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为40 m,浸水坑直径为30 m)的大型现场载荷–浸水试验。设置了4种类型的试桩(无摩擦桩、空底桩、摩擦端承桩和悬吊桩),采用了多种测试方法(钢筋应力计、滑动测微计等)。研究结果表明:空底桩和悬吊桩在长度比湿陷性黄土层厚度小许多时,所测得的正、负摩阻力数值偏小,穿透整个湿陷性黄土层的摩擦端承试桩所得结果比较符和实际;实测负摩阻力远高于黄土规范建议的负摩阻力值,且负摩阻力的数值与场地的湿陷类型、湿陷量的大小无明确对应关系;桩土相互作用能减小场地的湿陷变形量。对黄土中几个大型工程的现场灌注桩试验资料分析发现,中性点位置超出了建筑桩基技术规范提供的参考值范围。本文的研究成果可供今后类似场地的灌注桩的设计及修订黄土规范参考。

大厚度自重湿陷性黄土地层条件下复杂地铁隧道工程方案研究

在大厚度自重湿陷性黄土地层修建地铁区间隧道,目前国内尚无类似工程经验可供借鉴。参考国内外对湿陷性黄土处理方法的研究现状,并结合湿陷性黄土地层修建地铁隧道的工程特点,文章阐述了《GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范》对地铁隧道工程适用的局限性,进而提出了地铁区间隧道穿越湿陷性黄土的处理原则及分析流程;并针对西安大厚度自重湿陷性黄土地层条件下某复杂地铁区间隧道工程开展方案研究,根据提出的处理原则及分析流程并结合周边环境及线位条件,通过方案分析和比选表明:复杂地铁隧道工程(含明挖法、浅埋暗挖法、盾构法)穿越大厚度自重湿陷性黄土采取线路避让优先的处理原则是经济、合理且可实施性较强的;同时还对地铁隧道穿越自重湿陷性黄土的处理及防治措施提出了一些合理化建议,以期对后续湿陷性黄土地区修建地铁隧道提供一定的参考和借鉴。

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。

自重湿陷性黄土中大直径桩荷载传递机理试验研究

根据在自重湿陷性黄土中大直径桩的现场大面积试坑浸水试验，对自重湿陷性黄土中工直径桩的破坏模式、荷载传递机理、浸水过程中桩侧负摩阻力的变花规律及浸水对桩竖向承截力的影响等进行了研究。

关于大厚度自重湿陷性黄土地基处理的若干问题探讨

大厚度自重湿陷性黄土的地基处理方法、处理深度、合理控制剩余湿陷量是黄土地区工程设计中的难点热点问题。从大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特点出发，首先论述了大厚度自重湿陷性黄土地基处理存在的问题；其次，结合建构筑物的类别不同，提出了不同的自重湿陷性黄土层厚度，宜采取相应的地基处理厚度和剩余湿陷量控制标准；第三，对大厚度自重湿陷性黄土地基整片处理、局部处理等多种处理方法的优缺点及适用性等问题进行了详细探讨，给出了几种地基处理方法处理效果良好的工程实例。

挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土地区综合管廊地基及其工后浸水试验研究

确定了挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土地区综合管廊地基的合理处理范围,揭示了挤密桩处理地基效果随地基处理深度的变化规律,研究了挤密桩复合地基在地基浸水后的入渗规律及沉降特征。在大厚度湿陷性黄土场地进行不同深度的灰(素)土挤密桩地基处理试验及埋设TDR水分计和分层沉降仪的工后浸水试验。研究结果表明,随着地基处理深度的增大,各试验区挤密桩复合地基桩间土挤密效果呈增强趋势;挤密桩复合地基桩间土的干密度增长率随地基处理深度的增大而增大;挤密桩复合地基的抗渗性能随地基处理深度的增大而增强;外界水分在挤密桩复合地基中的入渗规律呈现出明显的阶段性,基本由4个阶段组成;挤密桩复合地基桩间土受水浸湿时的沉降变形,随地基处理深度的增大而减小,且呈现出明显的阶段性,基本由5个阶段组成。根据研究结果,在采取有效的防水措施的情况下建议地基处理深度为9~12m,处理宽度为管廊每边延伸控制在2m,作为大厚度自重湿陷性黄土地区综合管廊的合理地基处理范围。