固原黄土的湿陷变形试验研究

来源 :长安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hb2005_2009
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固原地处黄土高原,是我国第二批海绵城市建设的试点城市,属于典型的大陆性半干旱气候,多年逐月蒸发量均大于月降水量,使得该地区黄土处于不停的反复干湿循环中,在固原海绵城市建设中不得不面临黄土的反复湿陷变形、增湿减湿变形等问题,进而影响各类LID(Low Impact Development)设施及其周边建筑的安全。为此,本文依托“大厚度黄土地层湿陷变形对固原海绵城市建设的影响研究”(SCHM-2018-0302)项目,以“玫瑰苑小区”雨水花园工程区的黄土为研究对象,通过现场试验和室内试验研究了固原黄土的水分入渗、反复湿陷变形、增减湿变形规律和湿陷敏感性问题,以期为固原海绵城市建设提供理论支撑。主要取得了以下认识:(1)研究区位于清水河河谷平原三级阶地,黄土厚度5~8 m,结构疏松,具有湿陷性,地基承载力特征值为120 k Pa,属中等压缩性黄土;固原市年内降水分配不均,年际变化幅度小,年降水量均值为444.6 mm,总体上呈现出增长趋势,逐月蒸发量均大于降水量,受此影响,固原黄土具有干湿循环后力学性质的特殊性。(2)现场定水头浸水载荷试验成果表明,固原黄土浸水沉降速率随时间的变化关系可以分为初期缓慢阶段、前期快速阶段和中后期稳定阶段,水分入渗深度小于5 m,降雨入渗深度更小。黄土的渗透系数总体上随深度增加而不断减小,但在3 m埋深时渗透系数发生差异变化,较近地表处的稍大,表明其渗透性较强。(3)固原黄土的压缩性随埋深增大表现为正常固结,压缩量随着反复压缩次数的增多而减小,压缩性受反复次数的弱化作用较大,增(减)湿后土体含水量增大(减小),压缩量也相应增大(减小)。(4)固原黄土经不同次数的反复湿陷,不同埋深处黄土的湿陷系数随反复湿陷次数增加而减小,最敏感的深度在3 m埋深附近;黄土的湿陷变形随增湿含水率减小,随减湿含水率而增大,但湿陷量与增减湿含水量的变化不成比例,增湿减湿条件下固原黄土表现出不同的湿陷敏感性。(5)基于对固原黄土的增(减)湿湿陷变形规律的分析总结,结合不同含水率下固原黄土非饱和湿陷量的变化情况,定义了非饱和湿陷敏感性系数,并对200 k Pa压力下的非饱和湿陷敏感性系数与含水率的关系表达式进行计算分析,发现固原黄土的非饱和湿陷敏感性系数表现出随着含水率增大呈指数函数型减小的规律。
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