湿陷性黄土变形的各向异性及与浸水路径的无关性

通过对原状Q3黄土进行单轴压缩试验,分析了不同加载方向和浸水路径对湿陷性黄土变形特性的影响,讨论了湿陷性黄土变形的各向异性以及增(减)湿过程中变形与浸水路径的无关性。结果表明,黄土的湿陷变形与压缩变形的各向异性相当显著,而且按不同方向压缩的过程中,湿陷变形与压缩变形之间存在相互转化关系:竖向压缩时,土体的湿陷性最大,压缩性最小;沿45°方向压缩时,土体的湿陷性最小,压缩性最大;沿水平方向压缩时,其湿陷性和压缩性都介于前两者之间。按不同方向压缩时,试样浸水饱和后的压缩性基本相同,即饱和黄土的压缩变形是各向同性的。黄土的湿陷性和压缩性都与浸水路径无关,试样浸水后的压缩性与初始含水量无关,不同的浸水路径和加荷路径对浸水试样的压缩性没有影响。     

压实黄土湿陷变形影响因素分析

以宣大高速公路河北段为依托,基于室内固结试验,分析压实黄土变形特性,引入湿陷系数,基于压实黄土的物理指标(含水率、压实度)与变形指标(湿陷系数)的关系,采用双曲线拟合法来表达湿陷变形在不同的含水率、压实度及外力的曲线变化规律,并对湿陷性黄土浸水和不浸水试验的变形过程进行了理论分析。结果表明,在低压力下,重塑黄土的湿陷性比原状黄土大,在高压力下,两者的湿陷性相差不大。压实度、含水量和龄期对压实黄土的湿陷性影响较大,应重视路基下部的压实。     

湿陷性黄土路基物理力学性质试验研究

为有效预防黄土路基湿陷病害的发生,以银古高速公路辅路K13 140~200为试验路段,通过对黄土路基的颗粒组成和矿物成分分析,对其物理和力学性质进行了试验研究。研究结果表明,黄土路基的湿陷性破坏与黄土的物理力学性质有关,黄土中粉粒及可溶盐含量高,是造成黄土路基产生湿陷性破坏的重要因素;黄土路基的湿陷变形和边坡坍塌主要是由粘聚力的剧变引起,而内摩擦角没有显著变化;在一定压力下,黄土路基的压缩和湿陷变形总量趋于定值,与浸水和加荷的先后关系不大;压缩变形较小,浸水后的湿陷变形就大,反之亦然。研究成果将为黄土路基的病害防治提供科学依据。     

湿陷性黄土路基基本特性与微观结构试验研究

首先分析了湿陷性黄土的结构性特征和湿陷特征,以某湿陷性黄土路基工程为例进行试验,得出不同饱和度条件下黄土的湿陷规律,并分析了湿陷前后黄土的微观结构。X 能谱分析结果表明：湿陷性黄土中的胶结物类型主要是 Fe的倍半氧化物、黏土性矿物,其次为碳酸钙。固结试验结果表明：随着压力的增加,土体的湿陷系数先增大后降低,300 kPa时的湿陷系数能实际反应土体的湿陷性特征。微观试验结果表明：黄土湿陷后的结构重新排列,颗粒之间的接触性连接和胶结性连接发生变形,微孔隙越大,湿陷性越强。     

湿陷性黄土路基强夯与浸水试验研究

由于水对黄土湿陷性的影响,公路路基在黄土地区的处治技术一直是研究的重点。为了研究强夯前、后路基的湿陷性处治效果以及在浸水前、后路基的沉降变形规律,在现场布置相应的处理方案与检测方法,对应于三种不同能级的强夯手段,通过土工试验结果,研究强夯前、后压实度与湿陷系数随土体深度的变化规律;通过现场载荷试验,研究原状未浸水、原状浸水、强夯未浸水、强夯浸水四种不同类型场地的地基极限承载力;通过浸水试验,研究强夯后浸水与未浸水场地的载荷与沉降变形曲线,沉降变形与时间曲线,分析不同的荷载下相应能级强度与变形的关系。     

浸水状态下湿陷性黄土场地螺旋灌注桩负摩阻力与土体湿陷规律试验

为深入揭示大厚度黄土地区黄土湿陷特征、水分入渗规律、湿陷范围以及黄土湿陷对长螺旋灌注桩与双向螺旋挤土灌注桩负摩阻力变化的影响等问题,在兰州榆中大厚度湿陷性黄土场地进行了4组双向螺旋挤土灌注桩与2组长螺旋灌注桩浸水载荷试验。试验结果表明:浸水试坑内与试坑外浅标点的湿陷沉降量与时间变化规律基本一致;土体湿陷具有明显的阶段性,并非整体一次完成;土体在不同深度处发生湿陷的时间、湿陷总量各不相同,且深标点整体的湿陷沉降较浅标点发生更加充分;径向与竖向水分入渗速率整体呈函数型衰减,竖向入渗速率是径向的1.5~3.0倍,提出了通过水分入渗速率确定湿陷范围的计算方法,并与试验结果进行对比;土体湿陷竖向深度在24 m范围内,径向在10 m范围内,建议湿陷性黄土地基处理时将竖向24 m、径向10 m作为参考范围;同一工况下双向螺旋挤土灌注桩受到的负摩阻力明显大于长螺旋灌注桩,确定双向螺旋挤土灌注桩桩侧负摩阻力大小时,应将距离桩心0.75D为半径的圆周范围内丧失湿陷性的土体考虑进去,且受力面积按1.5倍桩侧表面积等效放大。     

冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。     

不同含水率重塑黄土变形特性分析

采用侧限压缩固结仪,对相同干密度、不同含水率的重塑黄土(Q3)进行压缩固结试验。借鉴原状黄土湿陷性的研究方法,分析了含水率对于重塑黄土的变形影响。结果表明:在给定应力水平下,土样的最终应变随着含水率的增大而增大。在给定含水率下,土样的最终应变随着应力的增大而增大。重塑黄土仍具有较大的湿陷性,在给定的应力作用下,随着含水率的增加,湿陷系数呈线性减小。     

湿陷性黄土拓宽路基变形特性及强夯法处治效应模型试验

为揭示湿陷性黄土地区过湿拓宽路基变形破坏机理及强夯法处治效应,研制了离心场土工构造物变形测试系统,升级传感器电测手段,以浸水入渗条件下高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型,通过试验得出了浸水增湿后拓宽路基的沉降变形特征和拓宽地基强夯处治效果。结果表明:拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性有显著影响,新路基坡脚水分聚集或地基内部水位上升导致黄土地基发生湿陷的条件成熟,在上部拓宽路基荷载的作用下,整个地基会发生整体或局部湿陷,进而引发整个拓宽新老路基脱节滑移;强夯法能很好地改善黄土地基的湿陷性,保证拓宽路基的整体稳定性。     

离石黄土加荷-湿陷全过程的结构特性及本构模型研究

基于试验研究与数据分析,认为离石黄土的土体由孔隙和团聚体组成,相应地将离石黄土的结构效应划分为土体空间效应和联结效应。进一步将离石黄土的联结效应细分为荷载联结效应和浸水联结效应,荷载联结效应为线性变形,浸水联结效应为非线性变形。提出“湿陷应变”的概念,对其进行等效化的数值计算,得到应力-湿陷应变曲线,并通过引入和新建理想物体模型,建立离石黄土的压缩-湿陷力学模型,推导该模型的本构方程。     

压实黄土湿陷变形影响因素分析

由于黄土特殊的工程性质和内部结构的复杂性,黄土地区公路出现了一些湿陷破坏事故,严重影响了公路的经济效益和社会效益的发挥.该文采用双线法分析了原状黄土和重塑黄土的湿陷性,并对压实黄土湿陷变形的影响因素进行了讨论.结果表明,在低压力下,重塑黄土的湿陷性比原状黄土大,在高压力下,两者的湿陷性相差不大.压实度、含水量和龄期对压实黄土的湿陷性影响较大,应重视路基下部的压实.     

高路堤荷载下压实黄土的次固结变形研究

针对黄土地区高路堤由次固结变形引起过大的工后沉降的问题,通过一系列的一维固结试验,研究了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间和超载比对次固结的影响,以及不同加载时间间隔情况下对次固结变形量的影响.结果表明:当处于正常固结状态时,随着固结压力的增大,压实黄土的次固结系数逐渐减小并趋于稳定;超载预压处理在一定压力范围内不但可以大大减小压实黄土的次固结速率,还使得次固结发生的时间推迟.而当压力超过预固结压力值后,这种处理效应便会消失;次固结系数与压缩指数具有很好的相关性.此外,在主固结完成后次固结才产生的假定下,结合试验结果提出了适合黄土地区高路堤由次固结变形引起的工后沉降的计算方法,并结合实体工程对其适用性加以验证.     

扰动黄土压缩特性试验研究

通过大量的压缩试验数据,揭示了禹门口~阎良高速公路压实黄土的压缩特性,分析了物理力学指标对压缩性的影响规律,并采用应变法来表达压缩变形曲线。结果表明:压缩变形系数随着垂直压力的增大而增加,其增加的幅度越来越小,土体趋于密实;压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量低于最佳含水量时,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度不大;当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压缩系数随含水量(饱和度)的增加而增大,压缩模量随含水量(饱和度)的增加而减小。压缩系数随压实度的增大而减小,压缩模量随压实度的增大而增大;压缩变形系数与空隙率基本呈线性递减关系。扰动黄土的应力-应变关系可以用幂函数εp=kpn的形式来表达。     

氯盐渍土溶陷特性试验研究

通过对氯盐渍土进行溶陷试验,研究了氯盐渍土在不同含水量和含盐量条件下的溶陷变形特性,定性地分析了氯盐渍土溶陷系数与含水量、含盐量的关系。试验结果表明:氯盐渍土随着初始含水量的增大,溶陷系数下降,同时,峰值溶陷压力和峰值溶陷系数减小;在压力增加到一定值时,溶陷系数随着含盐量的增加而增大,随着含水量的增大而减小;在盐分刚开始溶解或溶解结束阶段,溶陷的敏感程度弱,而在中间阶段,溶陷的敏感性加强。     

黄土路基压实变形影响因素分析

以宣大高速公路河北段为依托,基于室内固结试验,分析了压实黄土变形特性,引入压缩变形系数,分析了压实黄土的物理指标(含水量、压实度)与变形指标(压缩变形系数、压缩系数)的关系,采用双曲线拟合法来表达压缩变形曲线结果。结果表明,含水率引起的结构性变化对压实黄土的侧限压缩特性有一定的影响,影响程度随试验含水率增大而增大;随压实度的增大而减小;随外荷作用增大而增大。     

黄土湿陷性及其影响因素分析

针对兰州地区黄土湿陷性问题,通过大量的室内试验,调查了不同埋藏深度黄土各项物理力学指标和湿陷等级的分布规律。在此基础上,采用数理统计方法,分析了天然含水率、孔隙比、干密度、饱和度等基本物理指标与湿陷系数的相关性。研究结果表明,随着土体埋藏深度的增加,黄土湿陷性逐渐降低,其各项物理指标沿深度方向亦呈规律性分布。黄土湿陷系数随着天然含水率、饱和度、干密度、液限、塑限、塑性指数的增大而减小,而随着孔隙比、压缩系数的增加呈增大的趋势。最后,考虑黄土各项物理指标之间存在一定的相关性,因此采用因子分析法,建立黄土湿陷系数与多个物理指标的回归关系,并与现场实测数据进行对比验证其准确性。     

重塑非饱和黄土的强度和变形特性研究

以西北黄土为对象,通过常规三轴试验对非饱和黄土的强度、变形特性进行了研究。结果表明：非饱和黄土的粘聚力和内摩擦角均随含水率的增大而逐渐减小：粘聚力随干密度的增大而增大,在含水率较低时,内摩擦角随干密度的增大呈先增大而再稍减小的规律,在含水率较高时,内摩擦角则随干密度增大而增大;在含水率较低或围压较小时,黄土的三轴剪切出现剪胀现象,含水率较高或围压较大时则出现剪缩现象。     

湿陷性黄土桥梁桩基自然浸水载荷试验

湿陷性黄土由于其自身特点对桩基承载产生较大影响。为了研究自然条件下的浸水湿陷前后桩基承载力的变化特性。本文通过西安辛家庙转盘立交工程现场载荷试验,结合当地自然环境条件,对位于湿陷性黄土内的桥梁桩基自然浸水前、后的承载力变化进行对比分析,结果表明在自然渗水条件下,浸水前后桩基承载力差异较小,沉降量差异较大,承载力的大小需由变形控制;未浸水试桩桩侧摩阻力分布不均匀,提供摩阻力的主要为3.7~9.7m和12.7~17.2m;浸水试桩侧摩阻力分布呈上小下大形态,主要由下部桩周土提供摩阻力。     

吴子高速公路黄土路基的湿陷性研究

从分析黄土的微结构变化入手,通过原状黄土和压实黄土的湿陷试验结果分析对比,研究黄土填料的湿陷性质及规律性。在含水量和密度相同的条件下,压实黄土的湿陷性高于原状黄土的湿陷性;湿陷系数与黄土的潮湿状况有关,土样含水量愈低,其湿陷系数愈大,随着含水量的增加,湿陷系数逐渐减小;填料的湿陷系数与压实度有关,填料的压实度愈小,湿陷系数愈大。     

压实度和含水量对于压实黄土力学特性的影响

通过压实黄土的室内回弹模量试验、湿陷试验、动三轴试验和抗剪强度试验,分析了压实度和含水量对压实黄土的静态回弹模量、附加压缩变形、动模量、动阻尼比和抗剪强度力学性质的影响。试验发现,在常用的95%的压实度基础上继续提高压实度对于提高压实黄土的回弹模量和抗剪强度仍然很有效;当压实度达到90%以后,压实黄土浸水以后产生的附加压缩变形基本可以消除。试验结果为黄土地区路基压实标准确定以及回弹模量、抗剪强度等取值提供了依据。