延安丘陵沟壑区高压力下Q2、Q3黄土湿陷特性及评价方法研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liujitao0811
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近年来平山造城、治沟造地、固沟保塬等高填方工程成为黄土高原资源开发利用和储备保护的重要决策和发展方向,高填方工程中黄土的湿陷变形问题成为工程建设的重点和难点,由于低压力下黄土的湿陷特性研究已相对完善,因此研究高填方工程产生的高压力下黄土的湿陷变形规律及控制问题迫在眉睫。本文以延安梁峁沟壑区Q2、Q3原状及重塑黄土为研究对象,对高压力下Q2、Q3黄土的湿陷变形特性以及评价方法进行深入研究,主要研究内容及成果如下:(1)以Q2、Q3原状黄土及不同压实度重塑黄土为对象,使用单线法开展含水率从10.3%~20.3%、压力从50~1400k Pa的室内压缩湿陷试验,试验结果表明,对于原状Q3黄土,在1400k Pa高压力下w<13.3%的土样仍具有湿陷性(δs>0.015),对于原状Q2黄土,在1200k Pa高压力下w<10.3%的土样仍具有湿陷性;对于Q2、Q3重塑黄土,压实度高于90%再无湿陷性(δs<0.015),结合压实度、含水率综合分析,压实度高于85%、含水率高于20.3%的Q3黄土再无湿陷性,压实度高于85%、含水率高于15.3%的Q2黄土再无湿陷性。(2)通过对黄土的湿陷系数曲线对比分析表明,对于Q2、Q3黄土,荷载较低时原状黄土湿陷系数低于重塑黄土,随荷载升高差值愈来愈小,湿陷系数曲线发生交叉;Q2原状黄土的湿陷起始压力高于Q3原状黄土,峰值湿陷系数和湿陷压力区间低于Q3原状黄土;随荷载升高黄土颗粒骨架由“点接触”到“线接触”再到“面接触”,在高压力下,随含水率升高,黄土内部的联结结构逐渐被水破坏,集粒变软,较大的凝块溶解。(3)基于SPSS分析软件,以Q2、Q3原状及重塑黄土的含水率、孔隙比为自变量,中高(600k Pa、800k Pa)、高(1400k Pa)压力下湿陷系数为因变量,建立了多元线性回归方程,发现初始含水率对黄土湿陷系数的影响大于孔隙比,各样本相互独立、变量之间不存在多重共线性,回归方程相关性良好,可对中高、高压力下黄土的湿陷系数进行预测,对实际高填方工程黄土湿陷性进行初步评价。(4)基于湿陷性黄土广义湿陷变形的思想,定义了广义变形量、广义湿陷系数、广义湿陷变形量,研究发现在增(减)湿过程中黄土的压缩变形量与湿陷变形量此消彼长,广义变形量与广义湿陷变形量正负号相反,且不互为相反数。(5)通过对填方体上覆荷载变化引起土层湿陷性变化的分析,发现天然Q3黄土上部土层厚度小于6m或大于70m,不需要考虑下部天然黄土的湿陷问题,上部土层厚度在6~70m之间,则需要考虑下部天然黄土的湿陷变形;天然Q2黄土上部土层厚度小于15m或大于80m,不需要考虑下部天然黄土的湿陷问题,上部土层厚度在15~80m之间,则需要考虑下部天然黄土的湿陷变形。(6)通过对高填方填筑土的填筑控制标准分析发现,统一采用建筑地基处理标准0.93的压实度还不尽合理,建议根据场地具体用途对填方区进行区分处理,填方区填筑质量可从填筑深度、填筑土压实度和填筑土含水率三个方面进行全方位控制。
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