黄土湿陷性与土体物性指标的相关性研究

为充分应用现有的试验资料,构建出一套快速准确的预测评价黄土湿陷性的新方法。笔者基于咸阳黄土塬区多年积累的岩土勘查数据资料,采用因子分析理论同偏最小二乘法及回归分析法相结合的研究方法,深入挖掘试验数据,应用黄土湿陷机理理论基础分析土体物性指标与黄土湿陷系数相关性及主要影响指标,分别构建了基于PLS方法及LogisticCum函数的黄土湿陷系数预测模型。结果表明,采用LogisticCum函数所构建的黄土湿陷系数与饱和度、孔隙比的三维曲面方程在预测黄土湿陷性方面是可靠的,模拟结果更加接近实际,可以满足工程应用的需要。     

陕西泾阳地区黄土固结湿陷试验及预测模型研究

黄土湿陷问题的研究具有很大的工程意义及价值。野外取得陕西泾阳地区黄土原状样,在天然含水率的基础上分别配置了含水率为12%、15%、18%与20%的5组原状黄土试样,采用单线法对研究地区黄土进行了湿陷性试验,获得了在不同法向应力下黄土的压缩特性及湿陷性系数,研究了不同含水率以及不同压力对黄土湿陷性的影响。结果表明,在较低含水率的情况下,湿陷系数随着压力的增大而增大,在较高含水率的情况下,湿陷系数随着压力的增加先增大后减小。而湿陷系数与含水率的关系相对复杂,在相同压力下,湿陷系数均在某一含水率下达到峰值。根据湿陷系数与含水率及压力的曲线特征,建立了不同压力下黄土湿陷系数与含水率的回归关系式。最后,基于最小二乘支持向量机,以黄土的密度、含水率、压力等指标作为预测变量,建立了黄土湿陷性预测模型。结果表明,采用支持向量机所建立的模型来预测黄土湿陷性是可以满足工程要求的。     

庆阳地区超高层巨厚层黄土地基工程地质特征

为了更深层次地了解黄土的地质特征,以庆阳地区某超高层巨厚层黄土地基为研究对象,对陇东黄土的物理和力学性能进行了深入探究。主要通过原位试验与室内试验,从地层结构、分布深度、液限、塑限、塑性指数、孔隙比、湿陷变形、剪切波速、地基土承载力、抗剪强度等方面对该地区黄土的工程性能进行了综合分析与评价,结果表明：5.0 m以内的马兰黄土湿陷性较强烈,黏聚力小,压缩性大;随着黄土厚度逐渐增大,离石黄土及午城黄土黏聚力增大,压缩性减小,呈轻微-中等湿陷性;受压超过400 kPa的马兰黄土、受压大于600 kPa的离石黄土及受压大于200 kPa的午城黄土均无湿陷性;15.0 m以内土体最大干密度为1.67~1.76 g/cm³,最优含水率为16.6%~17.7%;含水率高值相对集中在地下水位62.0 m以下、饱和度90.0%以上地区。     

黄土的湿陷性与击实试验指标关系研究

进行了黄土的击实试验,提出了击实率的概念,拓展了CART(classification and regression trees)决策树算法的功能。将其用于相关性挖掘,进行了原状黄土湿陷性与击实率等指标的相关性挖掘,结果表明,击实率与湿陷系数具有相关性,击实率与最优含水率状态的击实率呈显著负相关性。根据试验及分析结果提出黄土在击实过程中的变形特性可反映黄土的湿陷性,黄土的击实效果同其湿陷性具相关性。这一研究为黄土湿陷性的评价提出了一条新的思路,同时成果具有实用性。     

湿陷性黄土增湿和减湿效应的探讨

湿陷性黄土的湿陷性不是一成不变的。土中含水率的变化产生的增湿和减湿效应,对黄土湿陷性影响很大。进行黄土湿陷性评价时,应注意以动态的观点和方法综合分析、预测增湿和减湿效应的不利影响,以便采取有效的处理措施,消除工程事故隐患。     

模糊测度在黄土湿陷性评判中的应用

针对黄土湿陷程度划分的复杂性和模糊性,将模糊数学中的测度理论引入到黄土湿陷性等极评判中,建立了湿陷性评判模型。选用天然重度、干重度、含水率、孔隙比和塑性指数5项指标作为评判因子,以湿陷系数为评判指标,通过训练学习样本,可以得到评判指标的点估计值和测度函数,进而可以对待判样本进行分类。通过具体的工程实践应用表明,模糊测度评判模型能较好地对黄土湿陷性进行分级,为黄土湿陷性评判提供了一条新的思路。     

黄土地基强夯后消除湿陷性的有效深度的研究

本文是研究湿陷性黄土地基经强夯后(自原地面算起)消除黄土湿陷性的有效深度。为了建立强夯变量(夯锤重量W、落距H、夯锤底面积的半径r、夯击次数N、土的干容重γd和含水量w)与消除黄土湿陷性的有效深度之间的关系,作者做了黄土强夯的室内模型试验,取得强整变量与消除湿陷性的有效深度有关的各项数据,同时也收集了现场强夯试验的各项数据,应用统计分拆,得到了估算消除湿陷性的有效深度的经验公式。     

常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性评价

国内常规土类剪切波速与埋深的统计关系公式(刘红帅等《常规土类剪切波速与埋深的关系分析》一文中,表2—5中的幂函数和一元二次函数模型公式)作为全国性经验公式,已成为地区经验公式检验对比的重要参考,但缺乏较系统的可靠性评价。为此,选取国内典型地区(北京、鲁西、成都、天津、常州、武汉6个区域)的剪切波速与埋深的统计经验公式,检验全国性常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性。结果表明:幂函数模型预测的剪切波速随深度增大而增大,符合定性认识,而一元二次模型有可能出现不合理的回弯反常现象,不应继续采用。全国性剪切波速经验公式在不同地区的预测精度差异显著,在大多数地区对于绝大数土类预测的相对误差总体在±20%以内,在少数地区对于大数土类预测的相对误差超过±20%,仅在近地面20 m内的相对误差较大,最大可达40%左右。建议优先选择适合当地的剪切波速经验公式;当缺乏本地公式,需选用全国性剪切波速幂函数型经验公式时,应先经过本地实测资料检验确认后方可使用;20 m范围的剪切波速最好以实测为准,这有助于降低全国性剪切波速经验公式带来的显著误差。     

基于主成分分析法的Q2黄土湿陷特性研究

Q2黄土由于埋藏深,结构相对致密,其湿陷性问题常常被忽视。湿陷系数作为评价黄土湿陷程度的定量指标,其影响因素众多,包括土的含水率、干密度、孔隙比等。由于各因素之间存在一定相关性,所建立的湿陷系数与物理指标之间相关关系往往准确度较低。为降低黄土湿陷指标多重相关性对数据回归分析结果的影响,提高预测精度,以彬州渭化乙二醇项目场地Q2黄土为研究对象,在统计分析场地地层物性指标及湿陷系数与物性单一指标之间相关性的基础上,筛选了7个与湿陷系数相关性较好的指标。采用主成分分析法,通过多元线性回归分析,建立了以累积方差贡献率为基础的Q2黄土湿陷系数计算模型。模型计算值与实测值对比结果表明,该方法有效较低了湿陷系数影响因子之间的多重相关性和相互影响问题,证实了所建立的Q2黄土湿陷系数与独立影响因子之间相关关系的合理性和准确性。     

聚类分析和因子分析在黄土湿陷性评价中的应用

影响黄土湿陷性等级的因子之间存在着相关性,针对这一问题,利用聚类分析和因子分析理论研究了因子之间的相关性,并建立了分析模型。选用天然重度、干重度、孔隙比、含水率、塑性指数5项指标作为评价因子,以湿陷系数作为评价指标,通过聚类分析和因子分析表明黄土的天然重度、干重度、孔隙比对黄土湿陷性等级影响具有共性,可归为一类因子;含水率和塑性指数分别为一类,这样就将相关的原始因子转换为相互独立的因子。将聚类分析和因子分析引入黄土湿陷性系数等级评价中,不仅保留了原始因子的信息,而且还消除了多重共线性的影响,减小了误差,提高了分析结果的准确性。工程实例分析表明,提出的分析模型与实际工程相吻合,具有重要的工程实际意义。     

考虑含水率影响的结构性黄土临界状态模型

根据不同初始含水率原状黄土结构性演化规律,基于临界状态土力学理论,以应力、初始含水率和应变为基本变量,提出了一个可以反映原状黄土结构性演化规律及软化特性的临界状态本构模型。模型通过对比不同初始含水率下重塑与原状黄土等向压缩曲线,建立了不同含水率下原状黄土的结构性参数及其演化方程。此外,模型采用非相关联流动法则,以剪胀方程的形式来求解塑性偏应变。模型共计9个材料参数,均可由压缩试验和常规三轴剪切试验求得。通过与已有试验数据的对比发现,本模型不仅可以较好地体现初始含水率对原状黄土结构强度、变形特性以及结构破坏规律的影响,而且能较为合理地预测原状黄土的硬化及软化特性。所建立的结构性黄土临界状态模型为深化黄土力学特性研究提供了可能,同时为有效计算黄土地基湿陷变形提供了一定的理论依据。     

黄土湿陷机理研究现状及发展趋势

在回顾早期黄土湿陷机理研究成果的基础上,概述了黄土湿陷机理的发展历程,从微观结构、数理分析方法、土力学角度和建立本构模型4个方面总结了黄土湿陷机理的研究现状。通过工程实例研究提出了当前黄土湿陷机理发展中存在的问题;并对其发展趋势进行了分析。认为应以黄土微观结构研究为基础,结合先进测试仪器和分析软件,从非饱和土力学的角度出发,采用离散元分析手段,考虑溶盐因素,系统建立各种应力路径下黄土湿陷本构关系,从而完善黄土湿陷机理的研究。这对正确理解和研究黄土湿陷机理具有重大的理论意义和指导意义。     

Geotechnical assessment of ground conditions around a tilted building in Cairo, Egypt using geophysical approaches

The flood plain of the Nile River has been a safe dwelling throughout history. Recently with a growing population and vast growing urbanization, some buildings have started to experience structural damages, which are not related to their construction design, but rather to the ground conditions around the buildings' foundations. Variations in properties of the soil supporting the buildings' foundations such as soil-bearing capacity, moisture content, and scouring may eventually lead to the failure of these buildings. This study is attempting to characterize the variations in the soil properties around the City Star shopping mall, in eastern Cairo, where a large building has tilted over the past few years. This tilting may lead to the collapse of the whole building if it continues at the same rate. An integrated geophysical investigation including multi-channel analysis of surface wave (MASW), ground-penetrating radar (GPR), and 2-D electrical resistivity tomography (ERT) was used around the affected building to help detect possible causes of deterioration. The GPR data showed a soil-filled layer overlaying a thick bottom layer of higher moisture content. The MASW data revealed a middle layer of relatively low shear wave velocity sandwiched between two relatively high shear wave velocity layers. The ERT data showed an upper low resistivity layer overlying a high resistivity layer. Integrating the interpretations of the three geophysical methods provides a combined model that reflects lateral and vertical variation in the soil properties. This variation becomes dramatic near the tilted corner of the building.     

黄土湿陷系数与物理性质参数的相关性

湿陷系数是目前用以判断黄土湿陷等级、评判黄土湿陷危害并预测湿陷量的常用指标。为更方便而准确地获取工程建设场地黄土的湿陷系数,通过在关中地区岐山、兴平探井取土,进行室内土工试验,得到土的各项物理性质参数。经统计分析,发现黄土湿陷系数与含水量、干密度、孔隙比以及压缩模量具有较好的相关性。依次进行了四元、三元、二元、一元曲线拟合,得到一系列回归方程。对回归方程预测模拟,发现运用所得回归方程预测关中地区的黄土湿陷性是可行的。      

公路勘察中滑坡体的地球物理特征与分析——以张榆线公路勘察为例

滑坡是影响路桥安全的重要隐伏地质灾害。地球物理方法作为一种无损高效的勘察方法,可有效查明滑坡体内部的地质构造及滑面等特征。本文以张榆线崇礼隧道出口段滑坡为例,采用高密度电阻率法和剪切波速测试,并结合钻孔资料对滑坡体的地球物理特征进行了分析。该滑坡体视电阻率值和剪切波速值具有明显的垂向差异性,一定程度反映了该滑坡体岩土体性质、密实度、含水率的垂向差异性,综合分析认为视电阻率值和剪切波速值较高的强风化流纹岩顶面为潜在滑面。在此基础之上,基本确定了滑坡体由冲洪积体和坡积物组成,附着于流纹岩体之上,横向长度达300 m,纵向长度260 m,滑坡体厚度达20~30 m。同时,根据高密度电阻率三维剖面分析,认为滑坡体底部滑趾处为剪出口位置。最后,基于滑坡体地球物理特征建立了滑坡体地质模型。     

延庆规划新城黄土状土湿陷性研究

通过试验分析影响湿陷的因素,并通过数理统计方法建立了黄土状土的含水率、孔隙比、干密度与湿陷系数δs回归方程,揭示了影响因素对黄土状土湿陷性的影响规律。这些规律可用作对延庆规划新城及其周边地区黄土状土的湿陷性进行初步的判别,对于掌握黄土状土的湿陷性特征和其后相应浅基础工程、道路工程、线性工程尤其是水工类工程,具有重要意义。