基于試坑浸水試驗(yàn)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(shí)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?cái)U(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(diǎn)和熱點(diǎn)。主要表現(xiàn)在對(duì)大厚度黃土濕陷變形特性了解尚不夠系統(tǒng)，對(duì)大厚度黃土濕陷性的評(píng)價(jià)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(píng)估黃土濕陷以及進(jìn)行工程防排水措施設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。過去由于受水分原位測試技術(shù)的限制，對(duì)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(shí)測資料還十分有限，對(duì)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(duì)其研究同樣具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)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(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對(duì)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(píng)價(jià)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(yàn)，獲得了浸水后大厚度黃土地基自重濕陷變形的時(shí)域衍生特征及三維發(fā)展規(guī)律?，F(xiàn)場試坑浸水試驗(yàn)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(diǎn)，但各階段的持續(xù)時(shí)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(shí)，不但附加下沉量大，而且下沉速度也相對(duì)較快；浸水邊界對(duì)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(huì)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(yàn)實(shí)測值和相應(yīng)的室內(nèi)

5、試驗(yàn)值之間的定量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了室內(nèi)試驗(yàn)值大于現(xiàn)場實(shí)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(yàn)中濕陷性黃土下限的確定方法以及對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)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(jì)參考。⑶提出了大厚度黃土濕陷性綜合評(píng)價(jià)方法。針對(duì)大厚度黃土的特點(diǎn)，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(jì)算等環(huán)節(jié)提出大厚度黃土濕陷性綜合評(píng)價(jià)方法。⑷通過現(xiàn)場實(shí)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(píng)價(jià)黃土濕陷性以及工程防排水設(shè)計(jì)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(yàn)公式，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的研究空白。首次通過大型現(xiàn)場試驗(yàn)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(shí)空變化規(guī)律，建立了剩余含水率與消散時(shí)間之間的經(jīng)驗(yàn)公式，可用于估算地基浸水后