陇东地区湿陷性黄土工程地质特性研究——以白龙江引水工程为例

陇东位于黄土高原腹地,为我国典型的黄土地貌发育区,结合甘肃省白龙江引水工程,对陇东地区黄土工程地质特性进行研究,重点对与工程关系密切且具有湿陷性的中更新统(Q2)离石黄土及上更新统风积(Q32)马兰黄土地质特性进行分析,针对湿陷性黄土分布、厚度、变化规律和研究场地湿陷类型、地基湿陷等级,通过试验研究湿陷性黄土的物理力学性质及随深度的变化规律,研究结果表明:陇东地区黄土湿陷性随深度增加湿陷性逐渐减弱;湿陷系数随干密度的增大而减小,随孔隙比变小而逐渐减小,一般干密度≥1.42 g/cm3或孔隙比小于0.9的黄土,基本上无湿陷性;湿陷性黄土主要存在地基湿陷变形和黄土边坡稳定问题,应采取地基处理措施和防水措施、合理设置开挖坡比和马道,采取坡顶、坡面及坡脚排水等措施解决工程地质问题。研究结果对陇东地区水利工程的顺利实施具有重要的意义。     

现场试坑浸水试验在湿陷性黄土地区地铁工程中的应用

大厚度湿陷性黄土地基处理是黄土地区地铁建设中所面临的主要技术难题,采用传统的室内试验评价湿陷性的方法具有一定的局限性。本文采用数值模拟方法分析了地铁工程基底湿陷性黄土应力特征,在此基础上,通过现场试坑浸水试验,准确判定了黄土场地湿陷类型及自重湿陷下限深度,研究了大厚度湿陷性黄土场地浸水过程中的自重湿陷变形特征、水分场的时空运移、土压力(竖向及侧向)、侧向位移的变化规律,查明了浸水影响范围及地面裂缝影响范围,确定了自重湿陷的地区土质修正系数β0,为湿陷性黄土地区地铁工程的地基处理提供依据。     

陕西洛川L_1～S_4黄土-古土壤湿陷性及其成因研究

利用工程压缩实验方法,对陕西洛川坡头黄土剖面L_1黄土至S_4古土壤进行了湿陷性的测定。结果表明,2kg压力下L_1~S_4湿陷系数变化在0.002~0.091之间,S_2古土壤及其以上层位都具有湿陷性,湿陷性土层分布深度为20m。L_1和L_2黄土分别为强湿陷性和中等湿陷,湿陷系数分别为0.071和O.056;S_1古土壤上部和S_2古土壤分别为弱湿陷和中等湿陷,湿陷系数平均分别为0.018和O.031。3kg压力下L_4黄土及其以上层位都具有湿陷性,分布深度达到了28.6m。在L_4黄土和其之上的层位都具有不同程度的自重湿陷性。在洛川坡头剖面L_3黄土之下的土层已不具有湿陷性,表明导致黄土湿陷的不稳定的土壤结构性孔隙在该层黄土及其以下已经受到了重力作用的破坏。洛川剖面在0~20m左右深度范围黄土湿陷系数、孔隙度和饱和度在垂向上随黄土与古土壤的交替呈波动变化规律,黄土层的湿陷性比古土壤湿陷性强,经受成壤作用弱的s:古土壤比经受成壤强的s。古土壤湿陷强,这是当时的冰期与间冰期成壤作用强弱不同造成的,也表明第四纪气候变化是导致黄土剖面湿陷性强弱变化、饱和度及孔隙度变化的主要原因,同时表明第四纪气候变化理论研究成果在黄土工程性质、工程性质产生原因和垂向变化规律研究方面具有重要应用价值。孔隙度与湿陷系数之间呈指数函数正相关关系,饱和度与湿陷系数之间呈指数函数负相关关系。孔隙度与饱和度具有指示黄土湿陷性强弱的作用。     

引大入秦工程周边黄土湿陷性裂缝调查

黄土地区湿陷性裂缝是一种较为罕见的不良地质现象,其形态、分布及形成机理均与黄土滑坡裂缝有着本质的区别。由于黄土的水敏性、湿陷性等工程特性,引大入秦水利工程周边形成了一定厚度的、非连续的饱和黄土层。饱和黄土层的自重湿陷和软化压缩作用形成了不均匀的沉降,从而在梁峁顶部及半坡处产生错动裂缝。湿陷性裂缝的形成机理研究可以为新建工程设计提供可靠的依据。     

大坝湿陷性黄土地基处理浅析

对湿陷性黄土地基的处理应综合考虑黄土层的厚度、黄土性质和湿陷特性、施工条件,通过经济技术比较选定处理方案。常用处理方法有开挖回填、表面重锤夯实、预先浸水及强力夯实等。分析认为,在湿陷性黄土上建筑时,必须搞清湿陷类型及程度,采用相应的地基处理,防水和结构等措施。     

豫西东部黄土工程特性研究

豫西东部堆积了第四纪不同时期的风成黄土及冲积、冲洪积黄土状土,全新统黄土、上更新统黄土具有湿陷性,为弱—中等湿陷。中更新统黄土一般不具有湿陷性。黄土的微观结构与土的形成时代、成因类型关系密切,全新统黄土颗粒间为开放或次开放式架空结构,具有较高的湿陷性,上更新统黄土接近接触式胶结,存在粒间架空孔隙,潜在弱—中等湿陷性;中更新统黄土为不等粒基底胶结结构,存在骨架接触式孔隙,一般不具有湿陷性;同时,黄土的渗透性又具有各向异性。     

引黄入晋工程大梁水库坝基黄土湿陷变形特征及对工程的影响

引黄入晋工程大梁水库坝基存在大面积厚层上更新统（Q3）黄土。通过大量试验数据统计,湿陷起始压力、湿陷系数峰值的研究,以及不同埋深黄土微观结构的扫描电子显微镜研究,证实黄土的湿陷主要受架空孔隙的控制,随着土层埋深的加大,黄土结构逐渐由架空结构向局部架空或架空镶嵌型结构转变,因而湿陷性也逐渐减弱,为坝基黄土工程处理措施提供了依据。     

陕北黄土地层地貌特征及工程特性综述

陕北地区作为我国能源基地、农牧业生产基地和旅游基地,工程活动正在不断加强,但对于陕北黄土地区的区域工程特性研究较少。因此,结合野外调研以及相关勘察资料,对陕北黄土地层地貌及工程特性进行了综合分析。研究结果表明: 陕北黄土地层可划分为全新统风积沙、上更新统黄土、中更新统黄土、新近系岩石和古近系岩石; 陕北黄土地貌可划分为黄土侵蚀-构造堆积地貌、黄土现代构造(变形)地貌、黄土湿陷地貌和黄土侵蚀地貌; 因沉积年代和赋存环境的不同,陕北南部和北部黄土的工程特性(主要包括湿陷性、渗透性以及力学性质)迥异。陕北黄土地层地貌特征及工程特性的研究不仅与陕北地区的工程地质、水文地质和环境地质等研究有着密切的联系,而且对于陕北黄土分布区的生态、经济以及国防等国计民生建设具有重要的指导意义。     

山西万家寨引黄工程总干线湿陷性黄土工程地质特征及隧洞变形破坏的工程处理

山西万家寨引黄工程总干线隧洞穿过湿陷性黄土的洞段较多,其主要为上更新统风积黄土。通过野外地质调查和室内土工试验,查明其物理力学及变形特性,分析其湿陷特征及规律,论证了隧洞产生施工缺陷的原因,提出了合理的工程处理方案,确保输水畅通。     

灰土挤密桩处理黄土湿陷工程问题分析

郑州豫翠园工程灰土挤密桩处理黄土湿陷施工中,消除黄土湿陷性的效果不好,施工后个别层位仍为轻微湿陷。通过对黄土湿陷机理、灰土挤密桩处理湿陷原理以及该工程具体问题的分析,认为灰土桩成孔方法不对以及挤密冲击力不够是导致效果不好的主要原因。将挤密桩成孔调整为冲击挤密成孔工艺,回填夯实灰土的冲击锤质量由100 kg增加到200 kg以增大冲击力,场地各土层的黄土湿陷现象全部消除,处理效果良好。     

增湿高能级强夯法处理湿陷性黄土地基的研究

湿陷性黄土在浸水过程中结构弱化,湿陷变形发展很快,量也很大,强度大幅度降低,在湿陷性黄土地区进行工程建设时,必须进行地基处理。通过分析黄土湿陷性机理及其影响因素,提出了将增湿高能级强夯法应用于湿陷性黄土地基处理的方法,以增湿高能级强夯法加固黄土的机理为理论基础,将该法应用于实践工程,经试验检测,其加固效果较好,消除了黄土湿陷性的同时,还提高了黄土的强度。验证了该法是一种湿陷性黄土地区地基处理的较好的技术。     

冻融循环对黄土二次湿陷特性的影响研究

在黄土地区公路路基建设中, 通常会采用预湿陷等办法来对湿陷性黄土进行处理以达到工程要求.但是在季节冻土区, 处理过的黄土路基却在运营几年后, 仍发生大量的不均匀沉降、 塌陷等病害.为分析冻融循环作用对黄土二次湿陷的影响, 采用室内试验方法, 使大体积黄土样品先完成一次湿陷, 再进行冻融循环和黄土二次湿陷.试验结果表明: 重塑黄土与原状黄土的二次湿陷系数随着冻融循环次数的增加趋向于同一个特定值; 重塑黄土和原状黄土的二次湿陷系数皆大于0.015, 说明二者皆满足湿陷条件, 在冻融条件下具有二次湿陷性.     

新疆伊犁南岸干渠黄土渠段湿陷性分析

新疆伊犁南岸干渠工程明渠段沿线风积黄土广布,黄土的湿陷性对工程具重要影响。本文依据规范并考虑工程实际,对区内黄土的湿陷性等级、起始湿陷压力、湿陷性黄土厚度进行了综合分析,分析了挖方渠道黄土的湿陷性程度;并在考虑降雨土体非饱和过程的条件下,对填方渠道土地基的湿陷变形量进行了详细深入的研究。通过分析认为,工程区黄土渠段为非自重湿陷性场地,湿陷等级为Ⅰ～Ⅱ级;压实后的黄土不具湿陷性;无论是挖方渠道还是填方渠道,经过换填处理和设置排水措施后,即可消除湿陷性,无需要再做专门处理措施。     

大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分入渗规律及地基处理方法研究

为研究大厚度自重湿陷性黄土的湿陷变形特性、水分入渗规律以及地基处理合理方法等问题,选择典型大厚度自重湿陷性黄土场地,进行了布置沉降观测点和埋设水分计的浸水试验以及挤密桩、DDC（孔内深层强夯）桩地基处理试验。试验结果表明,在水分入渗过程中,深度22.5～25.0 m以上土体易发生湿陷,该深度以下土体则含水率增加缓慢,达不到湿陷起始含水率,不易发生湿陷,因此该深度考虑可作为现场湿陷性评价的临界深度,也可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时可参考的地基处理下限深度。DDC桩间距为1.0～1.4 m时,无论从挤密系数还是湿陷系数都能满足规范要求;挤密桩15 m试验区域沉降量较小,但其剩余湿陷量任未满足要求,这也佐证了关于22.5～25.0 m深度难于发生湿陷的结论。试验成果可作为今后大厚度自重湿陷性黄土地区工程建设以及黄土规范进一步修订的参考。     

关于马兰黄土与萨拉乌苏组的关系问题

长期以来,我国的地学工作者在对第四系研究中,一直采用传统的统一地层单位和四分法的划分原则,分第四系为全新统(Q_4)、上更新统(Q_3)、中更新统(Q_2)和下更新统(Q_1)。在这个原则下,一般人将马兰黄土作为我国北方黄土地区标准的上更新统土状沉积物,萨拉乌苏组被视作黄河中游地区标准的上更新统河湖相沉积物。马兰黄土与萨拉乌苏组二者之间的地层关系,是一个长期争论的问题。德日进等认为是相变关系,并称萨拉乌苏组为砂相     

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。     

巴基斯坦某黄土场地湿陷特性试验

巴基斯坦某地区的黄土为第四纪全新统冲洪积层,对该地区的研究和现有地质资料都比较少,需要做专门的研究。为了确定该区域的黄土地层分布情况及湿陷特性,根据工程场地建筑分布,分别选取典型位置的钻孔,取土样进行土工室内试验研究。利用构度指标定量描述黄土的结构特征,确定黄土的自重湿陷系数和湿陷系数,计算场地自重湿陷量和总湿陷量,并与规范方法进行比较。试验结果表明,该区域场地黄土的干密度和湿陷系数（上覆压力200 kPa）随深度几乎不变,天然含水率随深度整体呈增加的趋势。黄土的构度随综合物理特征量的增加而呈指数形式减小,压缩屈服应力p_sc随含水量的增加而减小,并且与构度呈线性关系。判定该区域黄土的场地为自重湿陷性场地,修正系数建议取小于1,地基湿陷等级为Ⅲ级严重。      

大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和剩余湿陷量问题的合理控制

为研究大厚度自重湿陷性黄土地区地基处理深度与剩余湿陷量的合理控制关键技术难题,对采用不同处理深度的挤密地基进行了大面积深层浸水载荷试验。试验结果表明：对采用挤密地基处理在6～12 m深度以下进行深层浸水后均发生不同程度的地基湿陷下沉,而地基处理在15 m深度时（剩余湿陷量远大于200 mm）地基整体实际下沉量相对较小,说明现行的《湿陷性黄土地区建筑规范》对乙、丙类建筑地基关于最小处理深度的规定过于严格,不符合现有的经济技术水平,建议在采取一定措施的情况下将12~15 m作为乙、丙类建筑在大厚度自重湿陷性黄土地区地基处理的合理深度。并针对现行规范中对乙、丙类建筑剩余湿陷量控制的不合理之处,提出了“剩余湿陷量折减系数” 这个概念,并提出了该折减系数的建议值,可为同类工程建设和规范修订提供一定的参考。     

黄土高原城市工程地质分区——以铜川地区为例

城市新区的科学选址及规划需要以明确的工程地质条件为基础,因此开展城市周边工程地质分区研究已成为当前城镇发展工作中的关键环节。本文以铜川地区为例,根据地质构造及地貌演化确定了地貌类型,依据第四纪沉积物组合差异将地层沉积结构划分为风成沉积型、冲洪积型及风成-冲洪积复合沉积型。根据湿陷性试验结果,研究区内黄土埋深超过22m不具自重湿陷性,埋深超过24 m不具湿陷性;根据湿陷量计算值将研究区划分为非湿陷区、2级、3级和4级湿陷区。在此基础上将研究区划分为4个区(低中山区、黄土台塬区、黄土丘陵区和河谷阶地区)及8个亚区,并总结了各工程地质区的工程特性,其中:低中山区及黄土丘陵区不适宜建筑;黄土台塬区的2级湿陷高台塬亚区和2级湿陷低台塬亚区为适宜建筑;河谷阶地区部分适宜建筑;黄土台塬区的3级、4级湿陷高台塬亚区及3级、4级湿陷低台塬亚区进行地基处理后适宜建筑。研究成果可为黄土高原地区相似地质条件下的未来城市选址及工程建设规划提供指导和借鉴。     

陕西蒲城Q2黄土湿陷变形特性研究

利用GDG型高压固结仪和自行研制的非饱和土湿陷三轴仪对陕西蒲城电厂Q2黄土一维和三维应力状态下的湿陷性进行了试验研究,分析了Q2黄土的湿陷特性。试验结果表明：一维状态下,Q2黄土以中等和弱湿陷为主,峰值湿陷系数随深度增加而变小,常规压力下不湿陷的Q2黄土在高压力下可能湿陷,Q2地层中黄土层的湿陷性总体上强于古土壤层,湿陷的敏感性较弱,大型工程宜用实际压力评价湿陷性。三维状态下,湿陷应变随浸水量的变化曲线可以近似分为3段,即湿陷应变缓慢增加段、快速发展段和基本不变段;浸水前的吸力、净围压、偏应力对湿陷过程均有影响,且偏应力和吸力的影响更明显;三轴浸水过程湿陷体应变随湿陷轴应变的增加而增大,几乎是一条直线,体现了湿陷变形的特殊性。