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湿陷性黄土的工程性质及相关研究进展结课论文
湿陷性黄土的工程性质
㈠黄土的基本物理化学性质
粒度成分:
粒度组成之不同粒径的颗粒在沉积物中所占的比例,通常采用重量百分数表示。
地区
粒径/mm
砂粒(>0.05)
粉粒(0.05~0.005)
黏粒(<0.005)
陇西
20~29
58~72
8~14
陕北
16~27
59~74
12~22
关中
11~25
52~64
19~24
山西
17~25
55~65
18~20
豫西
11~18
53~66
19~26
总体
11~29
52~74
8~26
孔隙比和干重度:
孔隙比和干重度是衡量黄土密实度的重要指标,与土的湿陷性有较明显的关系。
一般情况下,干重度小,孔隙比大时,湿陷性强,反之,干重度大,孔隙比小时,湿陷性弱。
一般来说,在某一定值压力作用下,黄土的孔隙比越大,湿陷性系数也越大。
黄土孔隙比与黄土湿陷性的定量关系仍是需要研究的问题。
含水量:
黄土的天然含水量与孔隙比一样是反应黄土的压缩性和湿陷性的非常灵敏的物理性质指标。
黄土的化学性质:
黄土的化学性质对黄土力学与工程性质有一定的影响,主要包括黄土的矿物成分、化学成分和成岩作用。
Ⅰ矿物成分
黄土的矿物成分包括粗矿物成分(>0.005mm)和粘土矿物成分(<0.005mm)。
Ⅱ化学成分
西北地区湿陷性黄土的化学成分中,以SiO2及Al2O3和Fe2O2含量高,是黄土中的主要成分,它们与黄土中的石英和长石等含量高有关。
Ⅲ可溶盐类
黄土中可溶盐类主要有以下三类:
①易溶盐类,包括氯化物盐类易溶的硫酸盐及碳酸盐等;②中溶盐类,以石膏为代表;③难溶盐类,主要为碳酸钙。
黄土中的水溶盐类含量的多少,对黄土的工程性质有很大的影响。
成岩作用:
黄土在原始物质堆积后,即开始成岩作用,首先进行黄土化作用,及在生物及气候的共同作用下,使粉土物质成疏松的胶结状态,并保留了粒间孔隙及根洞、虫孔及鼠穴等较大的空洞。
当沉积层逐渐加厚,由于自重应力及碳酸盐的淋滤下富集,呈现出沉积时代越老,压实及胶结程度越深。
㈡黄土的工程力学性质
湿陷性黄土的力学性质:
湿陷性黄土的力学性质主要包括压缩性,湿陷性,抗剪强度、透水性等。
1.压缩性
反映地基土在外荷载作用下产生压缩变形的大小。
对湿陷性黄土地基而言,压缩变形是指地基土在天然含水量条件下受外荷载作用时所产生的变形,它不包括地基土受水浸湿后的湿陷变形。
一般在中更新世末期和晚更新世早期形成的湿陷性黄土多为中等偏低,少量为低压缩性土;晚更新世末期和全新世黄土多为中等偏高,有的甚至为高压缩性土,新近堆积黄土的压缩性多数较高。
2.抗剪强度
黄土的抗剪强度除与土的颗粒组成、矿物成分、粘粒和可溶盐等有关外,主要取决于土的含水量和密实程度。
含水量越低,密实程度越高,抗剪强度越大
含水量与抗剪强度的关系:
当黄土的天然含水量低于塑限时,水分变化对强度影响最大,含水量由7.8%增加到18.2%时,内摩擦角和内聚力都降低1/4左右。
当天然含水量超过塑限时,抗剪强度降低幅度小,而在天然含水量超过饱和含水量时,抗剪强度变化不大。
干重度与抗剪强度关系:
土的含水量相同,则密实程度越大,抗剪强度越大。
湿陷过程中与饱和后的抗剪强度比较:
试验结果表明:
在浸水过程中土的抗剪强度比同种土在同样压力下处于饱和状态时要低10%-15%。
黄土在某一应力状态下受水浸湿后,湿陷处于发展过程中的强度最低,地基在湿陷变形过程的稳定性最小。
压实黄土的抗剪强度:
当黄土作为筑坝材料,或天然黄土用重锤夯实、土垫层、土桩挤密处理后,常需要了解黄土在原状结构破坏后的强度。
有关研究资及试验表明,当压实黄土的干重度达到16kN/m3时,内摩擦角可达23-26度,内聚力为260-350kPa,当干重度达到17kN/m3时,内摩擦角可达29度,内聚力为600kPa。
黄土的各向异性对抗剪强度的影响:
由于黄土存在垂直节理和大孔构造,因而不同的剪切方向得出的抗剪强度有较大差异。
试验表明,当剪切面平行于大孔方向时,强度最低,天然含水量低的黄土受各向异性影响的程度比饱和黄土要大。
3.透水性
透水性反映水在土中通过的速度,黄土的渗透系数变化较大,一般黄土竖向和水平方向的渗透系数分别为0.16×10-5cm-0.3×10-5cm/s和0.8×10-6-0.1×10-5cm/s之间。
透水性随时间的变化:
黄土的渗透系数不是一个常数,它随渗透溶液的性质,水头梯度,渗透时间等变化。
水头梯度越大,渗透系数越大。
透水性与孔隙比和原始含水量的关系:
渗透系数随孔隙比的减少而降低,二者之间呈对数函数关系。
原始含水量越大,渗透系数越小,当原始含水量增加到某一数值时,渗透系数就不再降低。
土的各向异性对渗透系数的影响:
黄土竖向渗透系数总大于水平方向渗透系数,二者之比在3-30之间变动。
当浸水湿陷后,由于土体压密,竖向渗透系数显著降低,二者之差也将大大缩小。
起始水力梯度问题:
黄土既属于粘性土,是否与一般粘性土一样,只有当水力梯度超过某一数值后,才开始在土中流动。
试验表明,黄土中不存在起始水力梯度文,当水力梯度大于零时,水就开始在土中渗透,这是由于土中存在角度大孔隙的缘故。
因此,与砂土一样,水在黄土中的渗透复合达西定律。
4. 湿陷性
在土的自重压力或土的附加压力与自重压力共同作用下受水浸湿时将产生急剧而大量的附加下沉,这种现象称为湿陷。
它与一般土受水时表现的压缩性稍有增加的现象不同。
由于各个地区黄土形成时的自然条件差异较大,因此,其湿陷性也有较大差别,某些湿陷性黄土受水浸湿后在土自重压力作用下就产生湿陷,称为自重湿陷性黄土,而另一些黄土受水浸湿后在自重压力和附加压力共同作用下才产生湿陷,称为非自重湿陷。
压缩变形与湿陷变形:
压缩变形在荷载施加后立即产生,随着时间的增长而逐渐趋向稳定。
对于大多数湿陷性黄土地基来说(饱和黄土和新进堆积的黄土除外),压缩变形在施工期间就能完成一大部分,在房屋竣工后三个月到半年即基本趋于稳定,而且总变形量不大,多为2-5厘米。
湿陷变形的特点是变形量大,常常超过正常压缩变形的几倍甚至几十倍;发生快,受水浸湿约1-3小时就开始湿陷就一般湿陷事故来说,往往1-2天内就可能产生20-30厘米的变形量,
这种量大,速率快而又不均匀的变形往往使建筑物发生严重变形甚至破坏。
湿陷的出现完全取决于受水浸湿的概率,有的建筑物在施工期间即产生湿陷事故,而有的则在几年甚至几十年后才出现湿陷事故。
湿陷变形的特征指标——湿陷系数:
是单位厚度土样在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下受水浸湿后所产生的湿陷量,它通过室内浸水试验确定,用δs表示。
我国规定:
当δs大于0.015时为湿陷性黄土,当δs小于0.015时为非湿陷性黄土。
根据湿陷系数的大小,可以大致判断湿陷性黄土湿陷的强弱。
δs≤0.03
弱湿陷性
0.03<δs≤0.07
中等湿陷性
δs>0.07
强湿陷性
为了正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度,并联系结构物和地基实际,合理地采用有效的防护措施,可用地基内各土层的湿陷系数,求得地基的计算湿陷量△s。
△s=∑δsi·hi
式中:
δsi—地基内第i层湿陷性黄土的湿陷系数;
hi—第i层湿陷性黄土的厚度(m)。
湿陷性黄土地基的湿陷等级如表所示。
湿陷性黄土地基的湿陷等级地基的计算湿陷量(m) 湿陷等级
0.05<△s≤0.15
Ⅰ
0.15<△s≤0.35
Ⅱ
△s>0.35
Ⅲ
△s只是湿陷性黄土地基的定性指标,它并不代表地基的真实湿陷量。
由于我国黄土上部土层的湿陷性比下部土层大,而地基上部土层受水浸湿的可能性又较大,因此在上式中地基的计算湿陷土层厚度一般定为从基底算起至其下5m为止。
由于被地下水浸泡的那部分黄土层一般不具有湿陷性,当5m内已见地下水,则算至平均年地下水位为至。
在5m深度内如有非湿陷性黄土层,则不将此层土的湿陷量累计在内。
湿陷性黄土地基的湿陷等级越高浸水后可能产生的湿陷量就越大,对结构物的危害也越大,因此设计措施要求也越高。
另外,我国建筑规范还规定当基底下面土层包含有自重湿陷性黄土,可按下式判别是否属自重湿陷性地基。
△zs=∑δzsi·hi
式中:
△zs—地基的计算自重湿陷量(m);
si—第i层土在上覆土的饱和自重压力下,测得自重湿陷系数;
hi—第i层土的厚度(m)。
上式计算深度可自基础底面算至基下10m为止。
但其中△zs﹝s<0.015的土层不累计。
根据大量的室内外试验对比确定,当△zs≤0.07m时可定为非自重湿陷性黄土地基;△zs>0.11m时为自重湿陷性黄土地基;△zs为0.07—0.11m时,可结合当地实践经验确定。
在黄土地区修建结构物,应首先考虑选用非湿陷性黄土地基,它较经济可靠,如确定基础位于湿陷性黄土上,则应尽量利用非自重湿陷性黄土地基,因为这种地基的处理与自重湿陷性黄土地基相比,要求较低。
湿陷起始压力:
黄土在受水浸湿后开始产生湿陷时的相应压力,严格的说,应是湿陷系数接近于零时的压力。
(黄土本身具有一定的结构强度,当压力较小时受水浸湿,由于它在颗粒接触处所产生的剪应力小于其结构强度,与一般粘性土一样,只产生少量的压缩变形。
只有当压力增大到某一数值以至剪应力大于其结构强度时,下沉速度才突然加快,从而反映出湿陷的特点。
当湿陷性黄土实际所受的压力等于或大于土的湿陷起始压力时,土就开始产生湿陷;反之,如小于这一压力,则只产生压缩变形,而不发生湿陷变形。
随土性的差别,湿陷起始压力的变化较大,浅层黄土的湿陷起始压力多在25-125kPa之间。
)
起始含水量:
处于外荷或土自重压力作用下,湿陷性黄土受水浸湿时开始出现湿陷现象时的最低含水量。
(它与土的性质和作用压力有关,对于同一种土,起始含水量并不是一个常数,一般随压力的增大而减小。
)
湿陷性原因及机理
对黄土湿陷的原因和机理的各种不同论点,可以归纳为内因和外因两个方面。
内因主要是由于土本身的物质成分(颗粒组成、矿物成分和化学成分)和其结构,外因则是水和压力的作用。
毛管假说:
Terzaghi指出当潮湿砂土内的不连续水分积聚在颗粒接触点时,相邻颗粒孔隙中水和空气交界处的表面张力,使土粒拉在一起。
水浸入土中后,表面张力消失,于是砂土溃散。
有的学者曾用这种观点来解释黄土的湿陷,以后遭到反对。
J.G.Dudley认为毛细压力是黄土中形成细粉粒粘结和絮凝粘粒粘结的重要因素。
黄土中的毛细作用是存在的,但将其作为湿陷的主要原因值得商榷。
常宝琦曾用风干的扰动土样制成试件,虽然破坏了毛细管通道,消除了弯液面作用,仍然有很大的的湿陷性。
溶盐假说:
黄土中存在大量的可溶盐。
当黄土的含水量较少时,易溶盐处于微晶体状态,附着在颗粒表面,起着一定的胶结作用。
这种胶结作用是黄土加固内聚力的一部分,受水浸湿后,易溶盐溶解,这部分强度就丧失了,因而产生湿陷。
我国湿陷性黄土中的易溶盐含量都较少,不是组成加固内聚力的主要部分,难溶盐含量虽高,但其溶解很缓慢,因此,较多的观点认为易溶盐的溶解不是产生湿陷的主要原因。
胶体不足说:
认为黄土的湿陷性是含有小于0.05mm颗粒含量小于10%的土所固有的性质,这种土缺少胶体部分;如果有显著数量的胶体,则膨胀可防止湿陷的发生。
朱海之认为当粘粒含量大于15-20%时黄土不具有湿陷性,但发现兰州西盆地北岸二级阶地上的黄土粘粒含量大于30%,却湿陷性强烈。
水膜楔入说
低含水量黄土在细颗粒(主要是粘粒)表面上包裹着的结合水膜一般很薄,溶解在其中的阴、阳离子的静电引力较强,将表面带负电荷的粘粒连接起来,形成一定的凝聚强度。
当水进入土中时,结合水膜变厚,象楔子一样将牢固连接的颗粒分开,使土粒表面产生膨胀,体积增大,引力减弱,凝聚强度降低,因而产生湿陷。
水膜楔入说能较好地解释黄土在水一进入就会立即发生湿陷这一现象;但是,还不足以解释各种复杂的湿陷现象的(如湿陷性的强弱、自重湿陷与非自重湿陷等)产生。
欠压密理论:
黄土是在干旱或半干旱气候条件下形成的。
风成黄土在沉积过程中,表面受大气降水的影响。
在干燥少雨的条件下,大气降水浸湿带的厚度常少于蒸发影响带的厚度,a-a线以上土层在降水期,土中含水量较高,处于最优压密条件,但由于土层薄,自重压力小,未能得到有效压密。
随黄土继续堆积,a-a线提高,在新的a-a线与b-b线之间的土层,大气降水影响不到,但蒸发过程继续进行。
由于水分减少,盐类析出,胶体凝结产生了加固内聚力。
虽然上覆土层压力增大,但不足以克服土中形成的加固内聚力,因而成为欠压密状态。
如此循环往复,使得堆积的欠压密土层越来越厚,一旦水浸入较深,加固内聚力消失,就产生湿陷。
当降水量少,干旱期长时,欠压密称度大,而且欠压密土层也较厚;反之,黄土欠压密程度就弱,形成的欠压密土层也较薄。
欠压密论易于解释我国黄土为什么西北部湿陷性强,东南部弱这一规律。
欠压密理论没有涉及到具体的机理和作用,而是把复杂的物理化学作用笼统地归结为欠压密状态,避开了某些争论不休而暂时不能作出结论的假说。
事实上,黄土高孔隙度的产生不是简单的物理压密不足过程形成的,它与黄土形成过程中的风化成土作用以及盐类淋溶、凝聚作用分不开,后者将改变土的表面活性,影响土的液限和塑限。
因此,黄土欠压密状态的形成不仅与物理压密过程有关,也受到风化成土过程中胶体化学变化的影响。
结构学说:
这一学说通过对黄土的微观结构的研究,从土中骨架颗粒形态,接触关系,排列方式,胶结物种类与赋存状态,胶结类型等结构特征,来阐明湿陷现象的产生以及湿陷强弱程度差别的原因。
综上所述,黄土的湿陷现象是一个复杂的物理、化学变化过程,湿陷的原因和机理不是目前已提出的哪一个假说所能完全解释清楚的,它受到多方面因素的制约与影响。
湿陷性黄土地基的工程处置措施
湿陷性黄土地基处理的方法很多,在不同的地区,根据不同的地基土质和不同的结构物,地基处理应选用不同的处理方法。
在勘察阶段,经过现场取样,以试验数据进行分析,判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土,以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后,通过经济分析比较,综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。
最后选择一个最合适的地基处理方法,经过优化设计后,确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。
所采用的有:
重锤表层夯实和强夯
土垫层
土挤密桩
桩基础
化学加固法
其它加固方法(预浸水法、热加固法、水下爆破法、电火花加固法
灰土和素土垫层法
1.将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度,然后以灰土或素土分层回填夯实。
垫层厚度一般为1.0~3.0m。
它消除了垫层范围内的湿陷性,减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷,可以使地基的自重湿陷表现不出来。
这种方法施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法,经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300kPa(素土垫层可达200kPa)且有良好的均匀性。
2.施工中应注意的问题:
(1)地基土的含水量,对于含水量较大,或曾局部基坑进水者,要采取相应的措施(如凉晒等),严格控制灰土(或素土)的最佳含水量,对接近最佳含水量时,宁小勿大,偏大时土体强度则显著下降,变形明显增大。
(2)垫层处理的宽度要达到规范要求,使碾压设备能充分碾压到位,还使形成的垫层压实度产生差异。
(3)严把质量关,施工中碾压分层的厚度不宜大于30cm,并逐层检测压实度,达到设计规范要求。
强夯法
1.强夯法亦称动力固结法,通过重锤的自由落下,对土体进行强力夯实,以提高其强度,降低其压缩性,该法设备简单,原理直观,适用广泛,特别是对非饱和土加固效果显著。
这种方法加固地基速度快,效果好,投资省,是当前最经济简便的地基加固方法之一。
2.施工中注意的问题
(1)首先在设计阶段,应考虑湿陷性黄土处于哪一种类别、等级,以及场地等因素,因为强夯的夯击能量,夯点布置,夯击深度,夯击次数和遍数等因场地而异,土的含水量、孔隙比及夯击的单位面积夯击能对湿陷性黄土的强夯有效加固深度起着重要的作用。
在经过试夯后确定出设计参数,确定施工设计方案,因此不经试夯确定施工参数往往会给工程造成后患。
(2)由于强夯影响深度内土的含水量差异,会导致局部处理效果不佳,对于此种情况必须采取土的增湿或减湿措施,以免出现橡皮土情况。
如有此种情况,应立即停止夯击,当凉晒一定时间后,在夯击坑内加入碎石类的粗骨料,继续夯击。
(3)施工中在控制关键工序上严把质量关,因为一份设计提供后,锤重、落距、夯点布置等是没有随意性的,而唯一可能被人为改变的是夯击次数,因在试夯时根据最后夯击的沉降量来确定夯击次数的,当别的参数已确定后,它就成为影响处理的唯一因素,所以施工中应以它为质量控制的关键工序管理点。
(4)强夯结束后,检测的重点是判定它的有效加固深度是否达到设计要求,因为有效加固深度的第一标准应是消除湿陷性,也就是以δs<0.015作为判别指标。
所以检验手段应采用探井取不扰动土试样进行检测。
当这一指标达到要求后,一般情况下对承载力的要求等也均可满足。
深层搅拌桩法
1.探层搅拌桩是复合地基的一种,近几年在黄土地区应用比较广泛,可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。
它具有施工简便、快捷、无振动,基本不挤土,低噪音等特点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等,一般都采用后者作固化材料。
其加固机理是将水泥掺入粘土后,与粘土中的水分发生水解和水化反应,进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物,这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应,使水泥有一定的强度,从而使地基土达到承载的要求。
深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种,干法施工就是“粉喷桩”,其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅拌机械喷入土中并搅拌而成。
因为输入的是水泥干粉,因此必然对土的天然含水量有一定的要求,如果土的含水量较低时,很容易出现桩体中心固化不充分、强度低的现象,严重的甚至根本没有强度。
在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况。
因此,应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%,在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。
湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法。
水泥浆通过柱塞式泥浆泵强制注入,除非特殊情况很少断浆,施工中一般采用预搅下沉时就喷浆的工艺,因此桩体的均匀性比干法施工好。
但喷浆增加了水泥土的含水量,强度会受到一定影响,实际应用时需根据土的工程性质,尤其是含水量情况作出适当的选择
施工中应注意的问题
(1)必须在设计或施工中采取有效措施来保证搅拌桩复合地基各参数能达到各自的设计值,否则设计的可靠度会降低,如桩端为硬土,或桩长超过临界桩长时, (桩间土承载力拆减系数)取值高于规定,就必须采取设置褥垫层或其他方法使桩间土发挥较高的强度,选用较高的桩体强度时,就必须采取增加水泥用量、掺加外加剂、复搅等措施,才能保证设计与预期的实际结果比较一致。
(2)施工中为达到强度要求,有必要进行复搅。
复搅是在桩的一部分或桩的全长重复搅拌一次,其作用是:
①改善桩体的均匀性,如第一次注浆不均匀时,可通过复搅调节,提高桩长方向上的均匀程度,同时,也使桩截面内的均匀性得到改善。
②现场不同桩段有不同的水泥掺入比,使不同桩段有不同的桩身强度。
(3)加强施工管理,因为桩体的固化材料需由压缩空气作载体,而气体流速、流量受土层情况的影响,人工难以调节,所以施工机械应采用带有自动控制喷浆、喷粉的装置,以消除施工中一些人为因素,便于监督检查,避免由于喷浆和喷粉不均匀或者喷浆量、喷粉量未达到设计要求而发生断桩问题。
(4)现场施工中应勤于检查,严格监督。
深层搅拌桩属于一种柔性桩,桩身检测较困难,施工时质量有疏忽,就可能发生断桩现象。
目前用低应变动测法检测搅拌桩的质量得到了肯定,可用此法或结合抽芯取样检测法控制质量。
上述几种湿陷性黄土地基的处理方法,近年来在公路建设中被广泛使用,都取得了良好的效果。
随着科学技术的迅速发展,对新型材料的研究使用,对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多,也有了一定的施工经验。
在近十几年开始采用的有孔内深层强夯法CFG(水泥粉煤灰碎石桩)法、夯坑置换法、压力灌浆法等,都不失为好方法。
但不管是采用那种方法,只要有严密的质量控制手段,都可能经济而有效地获得期望的效果。
桩基础—开挖现场
目前湿陷性黄土的相关研究进展
Ⅰ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
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。
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。
ⅡPHC管桩在湿陷性黄土中的应用
结合工程实例,对高强预应力混凝土管桩(PHC)在湿陷性黄土地区的应用进行了理论计算及试验研究。
结果显示,在考虑土塞效应后,根据规范公式计算的单桩极限承载力值偏于保守。
此外,根据单桩静载荷试验,验证了当Q-S曲线为缓变型时,采用多项式拟合法推测单桩竖向承载力标准值以及采用S-lgQ法确定单桩总极限侧阻力值的方法,与实际情况较为吻合。
Ⅲ湿陷性黄土高填方地基处理技术及稳定性试验研究
(1)采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,开展大型土工离心模型试验,分析了湿陷性黄土高贴坡及深堑填方地基在天然含水量及饱和状态下的稳定性、变形的主导因素、工后变形量及变形速率的特征、工后沉降与变形稳定时间的关系、土体饱和时模型开裂破坏的模式及其原因等问题,在此基础上,采用数值方法分析了高贴坡合理的坡度及不同含水率状态下边坡的稳定性。
(2)通过动力触探试验、桩间土室内土工试验及现场载荷试验对采用素土挤密桩和碎石桩处理后的试验场区湿陷性黄土地基进行检测,分析试验前后土体孔隙比、干密度、压缩模量、动力触探击数等物理力学参数的变化规律,得到处理后的土体变形模量、地基承载力特征值及其对应沉降量。
从而明确了素土挤密桩和碎石桩处理试验场区深厚湿陷性黄土的效能,并给出了采用素土桩和碎石桩处理类似试验场区湿陷性黄土地基的合理施工参数。
(3)针对试验场区高填方下深厚湿陷性黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出2000kN·m、3000kN·m及6000kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、最佳击数、停夯标准及有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了类似试验场区湿陷性黄土地基强夯有效加固深度的估算方法。
(4)针对试验场区马兰黄土的压实工艺开展了击实试验及系列现场试验研究,分析了含水量对压实效果的影响和单项工艺及新型组合工艺的压实工效,给出了压实马兰黄土主要物理力学性质、填筑地基承载力特征值及土体变形模量的参考值。
(5)针对试验场区压实马兰黄土的变形及抗剪强度特性开展了压缩及直剪试验研究,分析了初始压实度及初始含水量与抗剪强度指标之间的关系及其对土体压缩变形的影响,并基于割线模量法提出了压实马兰黄土在初始压实度及初始含水量变化时的变形修
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- 湿陷性 黄土 工程 性质 相关 研究进展 论文
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