于友成[1]2003年在《黄土浸水入渗特性原位试验研究》文中指出本文依托国家自然科学基金项目《黄土湿陷的大变形理论描述与数值仿真分析》(No．598780401)和西部交通建设科技项目《黄土的浸水特性研究》(No．200131881214)，通过大规模黄土原位浸水入渗试验，对典型自重湿陷性黄土浸水特性进行了试验研究，初步探讨了黄土浸水入渗特性的规律。 依托(?)柳高速公路新庄岭隧道试验工点进行黄土原位浸水试验，利用TRIME DataPilot和高精度土壤水分测量仪(HH2)等先进的测试仪器进行大规模数据采集。在总结前人有关黄土浸水入渗理论和渗流理论研究成果的基础上，引入了黄土浸水入渗计算模型。 针对大规模黄土原位浸水试验特点，运用Visual C++、Microsoft Access和Matlab组合编程，开发了试验数据综合处理系统，成为黄土原位浸水试验有力的辅助工具，大大提高了试验数据的准确性、完整性和可靠性。 运用Visual C++、Matlab组合编程，对新庄岭黄土原位浸水试验性状进行仿真分析。
刘利星[2]2016年在《湿陷性黄土渗透特性及地基承载力测试分析》文中指出黄土在世界范围内具有广泛的分布,尤其是在我国,其分布面积占到世界黄土分布总面积的约5%。黄土自身具有比较特殊的工程地质特性,因此黄土在我国的大面积分布为工程建设带来了诸多亟需解决的问题。针对黄土的工程地质特性进行研究可以帮助人们进一步认识和了解其在不同地区、不同环境和不同工况下的变化规律,为在广大黄土分布地区开展工程建设提供有力的科学和技术保障。黄土的工程地质特性差异性表现与其不同的地质形成时代有着直接的关系,老黄土是指形成于较早地质年代的早更新世午城黄土和中更新世离石黄土,经过漫长地质时期内上覆地层的压密作用,老黄土力学性能较为稳定,同时由于其分布深度相对较深,而分布范围相对较小,对人类工程建设活动的影响远不如晚更新世黄土和全新世黄土深远。因此在工程建设方面针对黄土的研究主要集中在马兰黄土和全新世新近堆积黄土上,研究内容主要包括黄土的湿陷性、渗透性、微观结构和力学性能等。本文以位于兰州南绕城西果园立交的第四纪晚更新世风积黄土为研究对象,通过在试验场地内进行双环注水试验、试坑浸水试验、高密度电阻率测试等原位试验,并辅以室内常规土工试验对湿陷性黄土在浸水过程中水分的运移规律进行研究,得到湿陷性黄土饱和非饱和入渗的渗透系数,以及入渗过程中浸润断面的形态变化和渗透系数在水平方向和垂直方向的变化规律。通过浸水入渗过程中在试坑内的沉降观测得到了湿陷性黄土在饱和浸水过程中的沉降规律,对其进行阶段划分与描述,并且将其与湿陷性黄土的浸水入渗规律进行对比分析,说明了两者之间存在的密切关系。通过浅层平板载荷试验、静力触探试验和标准贯入试验,得到了兰州南绕城西果园立交湿陷性黄土在天然状态和饱和非饱和浸水状态下的地基承载力,在比较分析大量承载力经验公式的基础上,得到了适合该地区湿陷性黄土工程地质特性的地基承载力与静力触探、标准贯入和物理性质指标等参数的经验公式,以及浸水后湿陷性黄土的物理力学性质和地基承载力变化情况。
李亮[3]2007年在《地裂缝带黄土的渗透变形试验研究》文中研究指明汾渭盆地地裂缝灾害严重影响着该地区国民生产和经济发展,地裂缝的突发性活动多与突降暴雨有关。因此,对地裂缝带黄土浸水后的强度和变形特性研究显的尤为重要。它既对地裂缝的形成机理研究提供依据,又为研究黄土地区水土流失、灾害防治、黄土体工程性质及其相关岩土工程问题提供借鉴。本文通过对咸阳地区叁原县双槐树村地裂缝灾害预警示范试验场的野外调查,查明地裂缝带黄土的宏、微观地质特征,找出研究区地裂缝分布和发育的规律,确定了水的作用是这一地区地裂缝超常活动的外动力因素,并以双环法渗透试验、变水头渗透试验和叁轴压缩试验为手段进行微观研究。在此基础上,选择有地裂缝通过的黄土场地进行现场试坑浸水试验,对地裂缝带黄土的渗透与变形特性进行了系统的试验研究和深入的理论分析,研究结果表明:(1)地裂缝带黄土的渗透系数与埋深呈负相关关系,且不同深度含不同裂缝宽度的黄土其侧向渗透系数要远小于垂向渗透系数,一般在一个数量级以上;裂缝对Q_3黄土的垂向渗透产生影响,裂缝越宽,其垂向渗透性能越好,对其侧向渗透影响则较小;在裂缝宽度小于1cm的范围内,地裂缝带Q_2黄土的渗透系数受不同宽度裂缝的影响较小。(2)通过分析不同裂缝宽度和含水率对裂缝带黄土的力学性能的控制作用,得出同一类型地裂缝带黄土的强度随着含水率的增大而降低,含水率增大越多,强度降低越多,且裂缝的宽度同强度成负相关性。地裂缝带黄土的变形可分为轴向变形、弯曲变形、旋转变形和扭转变形四种方式。(3)通过对原位试验浸水前后含水率剖面、不同深度沉降关系曲线、地表沉降等值线图的综合分析,发现地裂缝带黄土的渗流场由于裂缝的存在而导致不均匀入渗,继而引发了地裂缝带与周围土体发生差异沉降,定性的得出由于含水率的增加导致不同类型的土的强度降低的因素是渗透力拖拽、水力侵蚀、渗透固结和排水固结这四种作用。最后针对地表水入渗对地裂缝活动的诱发作用,提出了几种相应的防治措施。
武小鹏[4]2016年在《基于试坑浸水试验的大厚度黄土湿陷及渗透特性研究》文中提出随着西部大开发和“一带一路”战略和城镇化战略的综合实施,黄土地区建筑物越来越多、其规模也越来越大,工程场地由低阶地逐渐向高阶地扩展,由河谷和平原不断向黄土塬、梁、峁扩展,加之部分城市平山造地,工程建设中遇到的大厚度湿陷性黄土问题越来越突出,给工程和研究人员提出了一系列新的挑战,大厚度黄土问题成为岩土科技界、工程界新的难点和热点。主要表现在对大厚度黄土湿陷变形特性了解尚不够系统,对大厚度黄土湿陷性的评价方法尚待进一步完善,大厚度湿陷性黄土地基如何处理,桩基负摩阻力如何确定等等。另外,浸水是湿陷性黄土地基产生湿陷变形的最主要外因,研究黄土地基内水分入渗规律是定量评估黄土湿陷以及进行工程防排水措施设计的基础。过去由于受水分原位测试技术的限制,对非饱和渗流问题的研究主要偏重于数值方法,在黄土浸水入渗规律方面积累的实测资料还十分有限,对黄土水分入渗规律的研究远远不能满足工程建设的需要,对其研究同样具有重要的科学意义和工程应用价值。鉴于此,本文在系统分析大厚度自重湿陷性黄土地基湿陷及渗透特性国内外研究现状的基础上,在我国关中、豫西、青海等地选择多处典型湿陷性黄土场地,通过大规模现场试坑浸水试验、室内试验、理论分析和数值模拟相结合的手段,对大厚度湿陷性黄土浸水后的湿陷变形特性、湿陷性黄土下限评价方法以及大厚度黄土地基水分入渗和消散规律进行了系统研究。取得的主要创新性成果有:(1)基于大量现场试坑浸水试验,获得了浸水后大厚度黄土地基自重湿陷变形的时域衍生特征及叁维发展规律。现场试坑浸水试验结果表明:地表和深部的湿陷变形均呈现出慢-快-慢-稳定的特点,但各阶段的持续时间因场地的不同而不同;湿陷越严重的场地,地基受水浸湿时,不但附加下沉量大,而且下沉速度也相对较快;浸水边界对湿陷变形有明显的抑制作用;停止浸水后,由于孔隙水消散,地基会发生明显的固结变形,固结变形的大小因场地的不同而不同;湿陷性沿深度的变化趋势为中部湿陷性强,上部气候影响层湿陷性有所退化,下部随着深度的增加湿陷性逐渐减弱直至消失。(2)建立了自重湿陷性黄土下限现场试坑浸水试验实测值和相应的室内试验值之间的定量关系,发现了室内试验值大于现场实测值的客观性、普遍性以及与地域无关性;分析了二者差异的形成机理;首次提出了现场试验中湿陷性黄土下限的确定方法以及对室内试验结果的修正方法,可供大厚度湿陷性黄土区工程勘察和设计参考。(3)提出了大厚度黄土湿陷性综合评价方法。针对大厚度黄土的特点,从勘察手段、湿陷性指标测试方法、黄土基本物理指标与湿陷性的关系、自重湿陷量和湿陷量的计算等环节提出大厚度黄土湿陷性综合评价方法。(4)通过现场实测与数值模拟,定量揭示了水在大厚度原状黄土地基中的入渗规律、浸水影响范围,得到了大厚度黄土地基竖向和水平向不同部位的渗透系数及其变化规律,分析了水分渗透与湿陷变形的关系,为定量评价黄土湿陷性以及工程防排水设计提供了直接依据。(5)建立了可用于估算大厚度黄土地基剩余含水率的经验公式,填补了该领域的研究空白。首次通过大型现场试验和水分原位测试技术,定量研究了大厚度黄土地基水分消散的时空变化规律,建立了剩余含水率与消散时间之间的经验公式,可用于估算地基浸水后的剩余含水率。
张卫兵[5]2007年在《黄土高填方路堤沉降变形规律与计算方法的研究》文中进行了进一步梳理受自然条件和地理特点的制约,西部山区高等级公路建设中出现了大量的黄土高路堤。由此而引发的高路堤沉降变形问题始终备受学术界及工程技术人员的重视。本文在总结国内外研究现状的基础上,围绕黄土高路堤的沉降变形规律、沉降影响因素和沉降计算等问题,以叁处典型黄土高路堤原位试验为依托,结合室内试验、离心模型试验及有限元仿真分析等手段开展了以下研究工作:1.路堤压实黄土蠕变特性研究。通过一维固结试验,研究压实黄土在各种情况下的次固结特性,探讨了固结状态、加载时间、加载比对压实黄土次固结系数的影响,揭示了次固结系数与压缩指数间的关系。试验结果表明,随着固结压力的变化,压实黄土的次固结系数表现出与当前应力状态有关的变化规律。当处于正常固结状态时,次固结系数近似为一常数,且次固结系数与压缩指数具有很好的相关性;而当超载预压处理后,次固结系数随超载比和超载作用时间不同而变化。其次,进行了不同压实度、不同含水量情况下一维蠕变试验,研究了高路堤填土在高应力下的流变特性,在Kelvin模型基础上得出了变形随时间和应力变化的计算模型。2.以叁处黄土高路堤为载体,开展了黄土高路堤沉降原位试验研究。试验中通过布置沉降杯和压力盒等测试元件,对路堤施工及工后各过程中路堤横断面、填挖交界处,以及路堤填土层间土压力与位移的变化规律进行了现场实测和分析。并在此基础上对黄土高路堤的沉降组成进行了研究。3.借助离心试验手段,通过不同路堤断面形式,不同地形条件下的10组离心模型试验,着重对黄土高路堤沉降变过程、空间效应对沉降变形规律的影响及黄土高路堤的湿化特性进行了研究。分析了加载期与稳定期沉降变化规律及其构成变化,并与原位试验进行对比。4.基于MARC有限元软件,从填土高度、边坡形式、路堤与地基模量、模量比及填土泊松比等方面对路堤沉降的影响展开深入的探讨,并分析了各因素对高路堤沉降构成的影响。同时对空间效应的影响及路堤的湿化性状进行了数值仿真分析。结果表明,路堤沉降的组成除地基沉降外,主要是路堤自身的压缩变形量,而由填土高度、土体泊松比及路堤边坡形式等因素引起的侧向变形对路堤沉降也有较大的影响。空间效应对路堤沉降及土体应力分布产生一定影响,湿化将引起路堤局部应力水平的提高,从而产生边坡失稳。5.黄土高路堤自身压缩沉降计算及工后蠕变计算的研究。首先在一维分层总和法中引入压缩模量随填土应力变化时的修正表达式,使路堤沉降计算时能够考虑到不同土层压缩模量因填土荷载增加的变化的情况:其次针对高路堤填土变形的特性,提出了侧向变形影响的修正系数K表达式,使得高路堤沉降与路堤高度、边坡形式及填土特性建立了联系;最后结合室内试验成果给出了计算黄土高路堤工后蠕变沉降的实用计算方法。并将模型计算结果其与现场实测、模型试验及有限元计算结果进行了对比,验证了计算方法的可靠性。论文研究明确了黄土高路堤的沉降构成,分析描述了黄土高路堤的沉降变形及其发展变化特征,基本解决了黄土高路堤的沉降计算问题,对今后的设计和施工具有重要的指导作用。
张莉[6]2013年在《关于黄土非均匀湿陷特性的研究》文中指出本文依托山西省交通建设科技项目—湿陷性黄土桥梁群桩承载特性与工程优化研究（项目编号为10-2-20）。其中长安大学承担的该课题的部分为关于黄土非均匀湿陷条件的群桩承载特性的研究，众所周知，黄土湿陷性的产生与水密切相关，要研究黄土的非均匀湿陷特性，首先就要研究黄土在浸水条件下的水分的迁移和发展规律，也即黄土的浸水入渗特性。本文通过研究黄土在有无构筑物遮挡条件下的入渗规律和入渗范围，为研究非均匀湿陷条件下的群桩的承载特性提供依据。通过室内常规土工试验包括颗粒分析、液塑限、渗流试验、pH值测试等的试验结果与山西地区的各物理化学指标的统计值的对比，从室内试验的角度分析了该场地黄土的湿陷特性。分析了该区域各物理化学指标对黄土湿陷性的影响程度。在现场进行叁种工况下的原位小型浸水试验，分别为小土槽均匀渗流试验和有模型桩遮挡作用下的非均匀渗流试验以及群桩遮挡作用下的非均匀渗流试验。通过测定特征剖面含水率，分析前两种工况下渗流的影响范围。通过对比两种工况下距中心渗水槽距离相等的各探孔各深度的入渗锋面的到达时间，分析模型桩的遮挡效应。运用ADINA有限元软件对现场渗流试验进行模拟，说明采用该软件模拟现场渗流试验的可行性。
刘长玲[7]2011年在《大厚度自重湿陷性黄土渗透与湿陷变形规律及湿陷性评价方法研究》文中研究说明随着西北黄土地区的建设项目日益增多,尤其在大厚度自重湿陷性黄土地区,地基处理费用巨大,施工工期较长,自重湿陷性黄土地基的湿陷变形与评价、处理深度和剩余湿陷量的合理控制等问题成为困扰黄土地区工程设计人员的一个突出难题。因此,对大厚度自重湿陷性黄土进行进一步的深入研究,为工程设计、湿陷性评价与地基处理提供理论设计参考依据。本文通过在大厚度自重湿陷性黄土场地上进行的大规模现场浸水试验的基础上,采用自动采集仪和传输设备等先进仪器对浸水坑不同位置和深度埋设的TDR水分计和张力计进行的数值动态采集,得出监测期内相应的不同深度土层的体积含水率变化曲线,研究了黄土在地面浸水后的入渗规律,同时从不同深度的体积含水率变化曲线分析了大厚度自重湿陷性黄土的自重湿陷特性及规律,结果表明:TDR水分计测得的数据所得的曲线可以用来判定黄土是否发生湿陷变形、湿陷敏感性及湿陷系数随深度的变化规律;原位浸水试验中,采用高精度水准仪,基本遵循规范中规定的时间,对地面沉降观测点和深层沉降观测点进行沉降量测,得出监测期内浸水坑内外相应位置的沉降量变化曲线和沉降速率变化曲线,以及相应的不同厚度土层的沉降量及相应曲线,分析了在不打渗水孔的情况下大厚度自重湿陷性黄土的自重湿陷特征和变形规律等;另外,通过同一探井中自上而下依次取原状土样,利用改装的应力控制式叁轴仪和单向压缩固结仪分别测出叁轴试验条件下和单向侧限条件下黄土的自重湿陷系数,结合湿陷性黄土原位浸水试验的分层沉降数据,对比不同试验条件下黄土的自重湿陷变形量,分析其自重湿陷变形规律,初步尝试探索黄土的自重湿陷性的评价方法。结果表明:叁轴试验能够相对较准确的评价黄土的湿陷性。
孙金龙, 于基宁[8]2017年在《浸水条件下非饱和原状黄土渗透特性研究》文中指出黄土地区铁路地基主要病害之一是湿陷性黄土产生的附加变形,然而产生附加变形的最主要诱因是湿陷性黄土浸水,所以研究黄土的浸水渗透特性是解决黄土地区铁路地基病害的关键所在。基于宝兰客运专线项目,在湿陷性黄土厚度大于30m的典型路段,根据当地的最大年降雨量,通过室内渗透实验和现场浸水试验,得到渗水在黄土地基中的渗透范围近似椭圆,最大入渗角为55°~64.2°,最深渗透深度为9m,水平最远渗透距离为7m。在设计过程中,应首先考虑防排水、严防降雨或地表水长期浸泡路基,同时可在高铁路基两侧采用长度大于9m的桩基进行阻水,进一步保证铁路路基的安全。
颜斌[9]2007年在《黄土路基的水分入渗规律和湿陷变形研究》文中研究说明在黄土地区的公路建设中,黄土是公路路基的主要填料。在水和上部载荷的共同作用下,土体发生湿陷变形,随着时间的推移,路基往往会出现各种病害。公路工程对湿陷性黄土的研究基本上是采用房建建筑的规范和试验规程进行勘察和设计,没有充分考虑公路的诸多特点。由于公路路基的工作环境和受力状态与房建工程地基差异很大,将房建建筑的规范直接应用于黄土地区高等级公路的湿陷性评价与计算存在着盲目性、不合理性,更为重要的是缺乏针对性。本文根据非饱和土土力学理论,通过对黄土地区公路路基的水分入渗模拟与现场试验,结合现有的入渗以及湿陷资料,提出了路基黄土湿陷性评价方法与原则,同时建立了可应用实际工程的湿陷性评价模型以及更加准确的增湿变形理论模型。主要内容为:首先,结合水分入渗的液相和气相连续性条件以及Darcy定律,建立起关于二维的稳态流和非稳态流的非耦合解,其有限元方程通过Galerkin加权残数法原理得出,通过各种边界条件和初始条件,采用迭代收敛的方法获取各节点的水头和渗透系数,可求出孔隙水压力、水力梯度、水流速度等从属量。其次,在降雨入渗和浸水入渗情况下,通过非稳态流的有限元分析方法,确定各区黄土路基处治前后、不同高度路堤等情况下水分入渗规律以及饱和区、非饱和区的深度,同时通过现场的降雨入渗试验、浸水试验以及其它的相关水分入渗资料来印证数值模拟的准确性,得出了湿陷性黄土七个分区在历史最大降雨量情况下的降雨入渗深度,为路基黄土湿陷性评价和处理方法选择提供了参考依据。最后,针对黄土地区公路路基的水源条件、受力状况及湿陷起始压力等实际情况,综合降雨入渗和浸水入渗数值模拟与现场试验的成果,系统地提出黄土路基湿陷性评价的原则和方法。在此基础上利用非饱和土力学理论与有效应力原理,根据水分入渗活塞流模型,建立了适合工程应用的湿陷性评价模型。同时建立了黄土路基的浸水入渗增湿模型和降雨入渗增湿模型,从理论上研究了割线模量法在黄土路基增湿变形计算中的应用。
王永鑫, 邵生俊, 韩常领, 李骏[10]2018年在《湿陷性黄土砂井浸水试验的应用研究》文中提出随着中国西部大开发战略的进一步实施,湿陷性黄土地区的工程建设项目越来越多。黄土具有分布广、厚度大、湿陷性强、不均匀等特点,这就需要对黄土工程场地的湿陷性做出合理评价。测试和评价黄土湿陷性及地基湿陷变形的方法主要有两种:一是依据室内单轴压缩侧限变形应力条件浸水试验测试湿陷系数,评价黄土的湿陷性强弱,计算各土层的湿陷变形评价地基的湿陷等级,但其评价结果往往与实际情况有较大差异,甚至得到错误的结论;二是现场浸水试坑试验,这种试验在工程场地原位进行,在黄土工程中被广泛应用并得到认可,但受工程场地条和干旱半干旱气候环境件制约,试验费用高,周期长、难度大。鉴于目前黄土湿陷性评价方法的不足以及深厚黄土层湿陷性评价分析的需要,从黄土湿陷变形的特性和浸水入渗特征出发,业已提出了原位砂井浸水试验方法。分别在兰州榆中和西安选取了3个具有代表性的试验场地进行了试验,并与其它两种湿陷性评价方法进行了对比,进一步验证了该新方法对湿陷性评价的合理性、准确性以及实用性。
参考文献：
[1]. 黄土浸水入渗特性原位试验研究[D]. 于友成. 长安大学. 2003
[2]. 湿陷性黄土渗透特性及地基承载力测试分析[D]. 刘利星. 兰州大学. 2016
[3]. 地裂缝带黄土的渗透变形试验研究[D]. 李亮. 长安大学. 2007
[4]. 基于试坑浸水试验的大厚度黄土湿陷及渗透特性研究[D]. 武小鹏. 兰州大学. 2016
[5]. 黄土高填方路堤沉降变形规律与计算方法的研究[D]. 张卫兵. 长安大学. 2007
[6]. 关于黄土非均匀湿陷特性的研究[D]. 张莉. 长安大学. 2013
[7]. 大厚度自重湿陷性黄土渗透与湿陷变形规律及湿陷性评价方法研究[D]. 刘长玲. 兰州理工大学. 2011
[8]. 浸水条件下非饱和原状黄土渗透特性研究[J]. 孙金龙, 于基宁. 内蒙古公路与运输. 2017
[9]. 黄土路基的水分入渗规律和湿陷变形研究[D]. 颜斌. 长安大学. 2007
[10]. 湿陷性黄土砂井浸水试验的应用研究[J]. 王永鑫, 邵生俊, 韩常领, 李骏. 岩土工程学报. 2018