黃土區(qū)新型地基防水結(jié)構(gòu)現(xiàn)場試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.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)基礎(chǔ)設(shè)施不斷擴(kuò)大，構(gòu)筑物的數(shù)量及規(guī)模都在不斷增大。天然黃土在上覆土的自重壓力作用下，或在上覆土的自重壓力與附加壓力共同作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的，稱為濕陷性黃土。我國黃土面積63.53×104km2，其中濕陷性黃土約占3/4。對濕陷性黃土地基進(jìn)行處理來避免濕陷性對工程構(gòu)筑物的危害，是黃土區(qū)工程建設(shè)的關(guān)鍵。
　　《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB

2、50025-2004)》在總則1.0.3條中規(guī)定，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，應(yīng)根據(jù)濕陷性黃土的特點(diǎn)和工程要求，采取以地基處理為主的綜合措施，即以全部濕陷性土層的飽和浸水濕陷量來評價場地的優(yōu)劣。這種思想與工程實(shí)際常常有很大差距，黃土地基的主要威脅不是來自均勻土層的全面浸水，地基也不會達(dá)到充分浸水的飽和濕陷狀態(tài)。該規(guī)范主要來源于工民建行業(yè)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，公路、鐵路行業(yè)雖然有著不同于工民建行業(yè)的特點(diǎn)，但仍沿用了該規(guī)范地基處理為主的設(shè)計(jì)思想，因

3、此造成了不必要的浪費(fèi)。浸水是濕陷性黃土發(fā)生濕陷變形的外因，只要采取合理的工程措施保證黃土地基不受水分浸潤，便可弱化地基處理，節(jié)省工程投資。本文以青海東部黃土區(qū)新建川大公路為依托，通過現(xiàn)場試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究了一種增設(shè)止水帷幕的新型地基防水結(jié)構(gòu)，主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)通過現(xiàn)場勘察和室內(nèi)試驗(yàn)，選取川大公路K28古鄯服務(wù)區(qū)匝道作為課題的試驗(yàn)工點(diǎn)，該試驗(yàn)工點(diǎn)地基濕陷等級判定為Ⅲ級，屬于自重濕陷性地基，濕陷性黃土下限深度為10m

4、。
　　(2)修筑了8m止水帷幕及10.5m止水帷幕試驗(yàn)段路基，地基采用“80cm灰土墊層+1.5m翻挖回填”的處理方式。坡腳處增設(shè)3排水泥土擠密樁形成止水帷幕，水泥土擠密樁的水泥摻量為8％，樁徑40cm，樁間距80cm，正三角形布置，兩試驗(yàn)段擠密樁樁長分別為8m和10.5m。同時在坡腳處開挖浸水坑來模擬坡腳浸水。地基的不同位置、不同深度處埋設(shè)了TDR水分探頭及CDI組合式沉降儀，分別用來觀測地基中水分場變化及沉降變化。
　

5、　(3)試驗(yàn)段路基于2015年7月填筑完成，2015年10月浸水坑開始浸水，為期約30d。試驗(yàn)結(jié)果表明，8m止水帷幕試驗(yàn)段路基坡腳、坡中部位處地基8m深度以下的濕陷性土層被水分浸潤，而8m深度范圍內(nèi)的地基未被水分浸潤。10.5m止水帷幕試驗(yàn)段地基中，10m深度范圍內(nèi)的濕陷性土層均未被水分浸潤。兩試驗(yàn)段中止水帷幕處理深度范圍內(nèi)地基未受水分浸潤，8m及10.5m止水帷幕均起到了良好的防水效果。
　　(4)從沉降觀測結(jié)果可知，8m止水帷

6、幕試驗(yàn)段路基的坡腳及坡中部位的基底沉降在浸水期間發(fā)生突變，地基發(fā)生了濕陷變形，這是因?yàn)?m止水帷幕未穿透濕陷性黃土下限深度而存在剩余濕陷量。10.5m止水帷幕試驗(yàn)段地基未發(fā)生濕陷變形。
　　(5)基于FLAC3D軟件，利用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對土層的變形模量進(jìn)行了反演，利用實(shí)測的水分場變化特征得到了黃土的飽和滲透系數(shù)，然后利用得到的參數(shù)對新型地基防水結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析。
　　(6)運(yùn)用FLAC3D軟件，模擬出止水帷幕