黃土區(qū)新型地基防水結構現場試驗及數值模擬研究.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)略的綜合實施，黃土地區(qū)基礎設施不斷擴大，構筑物的數量及規(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，受水浸濕后土的結構迅速破壞而發(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行處理來避免濕陷性對工程構筑物的危害，是黃土區(qū)工程建設的關鍵。
　　《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)進行工程建設，應根據濕陷性黃土的特點和工程要求，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)的建設經驗，公路、鐵路行業(yè)雖然有著不同于工民建行業(yè)的特點，但仍沿用了該規(guī)范地基處理為主的設計思想，因

3、此造成了不必要的浪費。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，通過現場試驗及數值模擬研究了一種增設止水帷幕的新型地基防水結構，主要研究內容及成果如下:
　　(1)通過現場勘察和室內試驗，選取川大公路K28古鄯服務區(qū)匝道作為課題的試驗工點，該試驗工點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。試驗結果表明，8m止水帷幕試驗段路基坡腳、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深度范圍內的地基未被水分浸潤。10.5m止水帷幕試驗段地基中，10m深度范圍內的濕陷性土層均未被水分浸潤。兩試驗段中止水帷幕處理深度范圍內地基未受水分浸潤，8m及10.5m止水帷幕均起到了良好的防水效果。
　　(4)從沉降觀測結果可知，8m止水帷

6、幕試驗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，這是因為8m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止水帷幕試驗段地基未發(fā)生濕陷變形。
　　(5)基于FLAC3D軟件，利用Matlab中的神經網絡工具箱對土層的變形模量進行了反演，利用實測的水分場變化特征得到了黃土的飽和滲透系數，然后利用得到的參數對新型地基防水結構進行數值分析。
　　(6)運用FLAC3D軟件，模擬出止水帷幕