大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分.docVIP

目 录 1 引 言 1 2 试验概况 2 2.1 场地条件 2 2.2 浸水试坑布置和仪器埋设 3 2.3 DDC 处理区域布置 4 2.4 挤密桩区域布置 4 3 试验成果分析 5 3.1 湿陷变形特性研究 5 3.2 水分入渗规律研究 6 3.3 地基处理合理方法研究 7 4 结 论 9 参 考 文 献 10 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 摘 要：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。 关 键 词：大厚度自重湿陷性黄土；浸水试验；地基处理；湿陷变形；入渗；剩余湿陷量 1 引 言 黄土的湿陷性对工程建设的危害很大，修建在黄土地基上的大量工业与民用建筑发生破环，公路路面开裂，水利设施失效，经济损失很大。黄土湿陷主要由于水分进入土体从而引起的结构破坏。 随着国家经济的发展和西部大开发战略的实施，越来越多的工业和民用工程修建于大厚度自重湿陷性黄土上，这给研究人员提出了一系列挑战性的课题。如何避免由于水分入渗导致的工程结构破坏，迫在眉睫。黄土湿陷变形特性研究主要有室内和现场两种手段。室内试验[2–5]主要研究黄土的湿陷机理和定量描述的数学模型，许多学者在这方面做了很多有益的工作。现场试验[6–8]直接得出地基的湿陷变形量（特别是自重湿陷量）和湿陷变形的时空分布，据此判定场地的湿陷类型比较准确可靠，但费用高，且费工费时。采用预浸水法处理湿陷性黄土区域地基的一种常用方法，可以节约建设成本，且能够完全消除黄土的湿陷性，因而被广泛采用。此项技术广泛应用到一些重点建设工程中也屡见不鲜，如陕西宝鸡第二电厂、蒲城电厂、宁夏扶贫扬黄灌溉工程等。然而，前人在研究浸水方面的工作浸水试坑尺寸小，不能反映实际工程情况，或者是浸水处理中打渗水孔以达到加速渗水的作用，不能彻底地反映水分缓慢入渗如何对自重湿陷的影响。本次试验设置在典型黄土层上，试坑尺寸大，对场地黄土没有预打渗水孔，在国内外也属罕见。对进一步深入研究大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性起到推动作用，使其理论研究、试验方法以及工程应用更进一步的提升。 黄土的渗透性是黄土的重要工程性质之一，许多工程如湿陷性黄土地基的湿陷变形大小和湿陷变形速度等都与黄土的渗透性密切相关。渗透性主要体现在水分运移规律上，到目前为止对黄土中水分运移规律的研究远远不够，国内学者如刘颖、刘保健等做了一些有益的尝试，但对非饱和原状黄土中水如何渗透和运移规律的研究还很少，黄雪峰等通过现场试验得出非饱和黄土中渗流范围是一个闭合的近似椭圆形区域的结论。通过大型浸水试坑来研究非饱和黄土入渗规律鲜有报道，本次试验通过人工挖设探井，埋设水分计来研究黄土中水分运移规律。孔内深层强夯法近年来得到广泛的应用，但其理论和试验研究却滞后于实际工程，关于DDC（孔内深层强夯）合理控制桩长以及合理选择桩间距等问题鲜有报道。桩长和桩间距的合理控制直接关系到地基承载能力的提高和工程造价的降低等问题。桩长过长以及桩间距过小，基础承载能力会显著增加，但同时也会提高相应的工程造价。另外，黄土地基处理后，遇水情况下地基仍然发生破坏，也就是对地基的影响很大。因此有必要就合理选择桩长问题以及荷载作用下水分对地基沉降的影响进行深入探讨，本次针对以上问题进行大规模浸水载荷试验。国内许多研究人员，如罗宇生等调查表明在土性基本相同的场地，剩余湿陷量的大小与地基处理厚度有关。张豫川等研究表明，挤密桩选择12 m 作为地基处理的合理深度，在安全和经济上是可行的，但该文献只是进行了数值模拟而未进行深入系统的试验研究来证实模拟的合理性。本文针对剩余湿陷量的合理控制问题而展开系统研究。 2 试验概况 2.1 场地条件 试验场地位于兰州市和平镇。场地地势较