基于試坑浸水試驗的大厚度黃土濕陷及滲透特性研究.pdf

1、隨著西部大開發(fā)和“一帶一路”戰(zhàn)略和城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的綜合實施，黃土地區(qū)建筑物越來越多、其規(guī)模也越來越大，工程場地由低階地逐漸向高階地擴(kuò)展，由河谷和平原不斷向黃土塬、梁、峁擴(kuò)展，加之部分城市平山造地，工程建設(shè)中遇到的大厚度濕陷性黃土問題越來越突出，給工程和研究人員提出了一系列新的挑戰(zhàn)，大厚度黃土問題成為巖土科技界、工程界新的難點和熱點。主要表現(xiàn)在對大厚度黃土濕陷變形特性了解尚不夠系統(tǒng)，對大厚度黃土濕陷性的評價方法尚待進(jìn)一步完善，大厚度濕陷性黃土

2、地基如何處理，樁基負(fù)摩阻力如何確定等等。另外，浸水是濕陷性黃土地基產(chǎn)生濕陷變形的最主要外因，研究黃土地基內(nèi)水分入滲規(guī)律是定量評估黃土濕陷以及進(jìn)行工程防排水措施設(shè)計的基礎(chǔ)。過去由于受水分原位測試技術(shù)的限制，對非飽和滲流問題的研究主要偏重于數(shù)值方法，在黃土浸水入滲規(guī)律方面積累的實測資料還十分有限，對黃土水分入滲規(guī)律的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程建設(shè)的需要，對其研究同樣具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。本文在系統(tǒng)分析大厚度自重濕陷性黃土地基濕陷及滲透

3、特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，在我國關(guān)中、豫西、青海等地選擇多處典型濕陷性黃土場地，通過大規(guī)?，F(xiàn)場試坑浸水試驗、室內(nèi)試驗、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對大厚度濕陷性黃土浸水后的濕陷變形特性、濕陷性黃土下限評價方法以及大厚度黃土地基水分入滲和消散規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于大量現(xiàn)場試坑浸水試驗，獲得了浸水后大厚度黃土地基自重濕陷變形的時域衍生特征及三維發(fā)展規(guī)律?，F(xiàn)場試坑浸水試驗結(jié)果表明：地表和深部的濕陷變形

4、均呈現(xiàn)出慢-快-慢-穩(wěn)定的特點，但各階段的持續(xù)時間因場地的不同而不同；濕陷越嚴(yán)重的場地，地基受水浸濕時，不但附加下沉量大，而且下沉速度也相對較快；浸水邊界對濕陷變形有明顯的抑制作用；停止浸水后，由于孔隙水消散，地基會發(fā)生明顯的固結(jié)變形，固結(jié)變形的大小因場地的不同而不同；濕陷性沿深度的變化趨勢為中部濕陷性強(qiáng)，上部氣候影響層濕陷性有所退化，下部隨著深度的增加濕陷性逐漸減弱直至消失。⑵建立了自重濕陷性黃土下限現(xiàn)場試坑浸水試驗實測值和相應(yīng)的室內(nèi)

5、試驗值之間的定量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了室內(nèi)試驗值大于現(xiàn)場實測值的客觀性、普遍性以及與地域無關(guān)性；分析了二者差異的形成機(jī)理；首次提出了現(xiàn)場試驗中濕陷性黃土下限的確定方法以及對室內(nèi)試驗結(jié)果的修正方法，可供大厚度濕陷性黃土區(qū)工程勘察和設(shè)計參考。⑶提出了大厚度黃土濕陷性綜合評價方法。針對大厚度黃土的特點，從勘察手段、濕陷性指標(biāo)測試方法、黃土基本物理指標(biāo)與濕陷性的關(guān)系、自重濕陷量和濕陷量的計算等環(huán)節(jié)提出大厚度黃土濕陷性綜合評價方法。⑷通過現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬

6、，定量揭示了水在大厚度原狀黃土地基中的入滲規(guī)律、浸水影響范圍，得到了大厚度黃土地基豎向和水平向不同部位的滲透系數(shù)及其變化規(guī)律，分析了水分滲透與濕陷變形的關(guān)系，為定量評價黃土濕陷性以及工程防排水設(shè)計提供了直接依據(jù)。⑸建立了可用于估算大厚度黃土地基剩余含水率的經(jīng)驗公式，填補了該領(lǐng)域的研究空白。首次通過大型現(xiàn)場試驗和水分原位測試技術(shù)，定量研究了大厚度黃土地基水分消散的時空變化規(guī)律，建立了剩余含水率與消散時間之間的經(jīng)驗公式，可用于估算地基浸水后