湿陷性黄土地基综合处理新技术的现场试验与效果分析

针对湿陷性黄土地区的铁路、公路路基及堤基浸水湿陷的工程问题,在业已提出的处理方法（IDITI）,即浅层阻水、浅层排水、浅层防水、封闭截水、深层导水的基础上,首先进行了湿陷性黄土地基处理的现场浸水试验。试验表明,浸水后探井不同深度采取土样的含水量变化小,IDITI法具有明显的阻水、排水效果。其次,用数值分析方法模拟了连续多日强降雨情况下经处理后地基的渗流场,围封处理范围内地基土体的含水量增长较小。验证了IDITI法抑制湿度增长,利用天然土承载能力,处理湿陷性黄土地基的可行性。     

大断面黄土隧道初期支护适应性研究

以兰渝铁路大断面黄土隧道为工程背景,采用三维数值模拟结合现场监测实验对现有初期支护设计参数的适应性进行研究,对大断面黄土隧道初期支护的受力与变形特性进行综合分析。通过三维数值模拟得到黄土隧道开挖扰动后初期支护的受力与变形状态,将数值计算结果与现场监控量测对比获得典型断面围岩的应力和位移发展规律并对初期支护安全性进行评价;通过FLAC3D的FISH语言开发程序分析混凝土硬化特性对初期支护受力与变形的影响;现场跟踪量测与数值模拟的计算结果基本吻合,结论可为黄土地区隧道初期支护的设计和施工提供一定的借鉴和参考,积累有益的经验     

陕北黄土崩塌灾害风险评价指标体系构建

在滑坡的易发性、危险性和风险评价中,评价指标的选取和定量化是非常关键的。目前国内外采取的主要方法是利用GIS工具提取地形、岩性、距河流或断层带的距离、土地类型、植被、降雨、河流密度等因子进行分析和计算。这些指标在滑坡易发性和危险性区划中得到了广泛应用并取得了丰硕的成果,但也有一些局限性,具体表现在3个方面:一是不能针对不同的滑坡类型提供不同的评价指标体系;二是提取的这些因子中在区域上有些是共性因子,如岩性、降雨等;三是尚未建立一个完整的风险评价指标体系。本次研究专门针对陕西北部地区广泛发育的一种称之为"黄土崩塌"的滑坡类型,运用国际上流行的滑坡风险管理理论,确定其风险评价总体指标体系;基于大量野外调查数据的统计规律,分析了黄土崩塌危险性的主要来源和影响危害性的主要因素,从失稳可能性评价指标、崩塌强度评价指标、承灾体评价指标和易损性评价指标4个方面共确定了16大类36个评价指标。该指标体系的构建可为进一步的陕北黄土地区斜坡单元崩塌灾害风险评价提供基础。     

挤密桩处理湿陷性黄土地基的现场试验研究

湿陷性黄土地区的多层建筑大多数都会遇到地基处理的问题,用素土桩、灰土桩、碎石桩等各种桩处理地基的湿陷性是常用的方法。为检验挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果,设计了现场试验,试验方案中考虑了桩心距、处理深度、处理范围及桩孔填料等不同影响因素,设置了8个试验点。各点处理后测得了两桩间和3桩间等距离的5个点上的土体密度变化数值。之后对各点加载200 kPa,做小面积（小坑）浸水测试和大面积（整个场地,28 m×16 m）浸水测试,测量两种浸水条件下各试验点的湿陷量。由此总结了该种工程方法处理地基湿陷性的效果和规律性。结果表明：桩心距应控制在2.5倍桩径以内,可保证消除挤密桩间所有面积的湿陷性,超出挤密桩长以下地层的湿陷性仍然存在;小面积浸水发生的湿陷为外荷湿陷,大面积浸水才能释放试验场地地基的全部湿陷量,而与处理深度无关;灰土填料显然优于素土填料,在地基主要持力层内须用灰土填料,但对于其下地层或自重湿陷不严重的部位强调使用灰土填料是不必要的。     

基于强度条件的黄土结构性静力试验研究

土体的结构是其强度、变形的内在决定因素,黄土的结构性由黄土颗粒之间的联结结构强度和摩擦结构强度所决定。由此,提出了基于强度条件的黄土静力结构性参数即联结结构静力强度势参数 、摩擦结构静力强度势参数 以及结构静力强度势参数 ,并通过黄土的三轴试验研究了原状黄土和人工水泥结构性黄土的结构性及基于强度条件的黄土静力结构性参数的变化规律,揭示了含水率、围压、轴向变形对原状黄土和水泥人工结构性黄土结构性的影响。结果表明,原状黄土的含水率越小,其结构性越强,结构破坏后土体强度损失越大;黄土结构的损伤破坏主要发生在小应变阶段。并对所提出的基于强度条件的黄土静力结构性参数的合理性进行了讨论。     

黄土湿陷典型案例及相关问题

黄土湿陷除引发路基变形、房屋开裂等工程建设问题外,还会造成地表塌陷、地下潜蚀,以及由此诱发的黄土斜坡失稳等灾害.通过对甘肃永靖县黑方台灌区典型黄土湿陷案例的分析发现,应用现行规范推荐方法对黄土湿陷量进行评价,其计算值与实际观测值间具有较大差距,计算值不足实际值的50％.由此,对现行黄土湿陷性评价中的湿陷性黄土定义、湿陷量计算等有关问题进行讨论,认为湿陷性黄土为典型的非饱和土,含水量和结构组成是影响黄土湿陷的重要因素.从非饱和土力学角度出发,应用综合反映黄土含水量和结构的参数,即吸应力,开展黄土湿陷性研究,才能真正地实现由“为什么湿陷”到“怎么湿陷”的转变,进而建立黄土湿陷的本构关系,更好地服务于工程实践.     

季节性冻融作用及其对斜坡土体强度的影响——以甘肃黑方台地区为例

季节性冻土地区黄土斜坡冬春交际常发生崩塌、滑坡等地质灾害,造成了严重的生命财产损失.位于甘肃省永靖县的黄土台塬——黑方台为典型的季节性冻土地区,其3月份黄土滑坡灾害高发.通过对滑坡体的野外调查、原位监测,分析了该地区的冻融作用特征及其对斜坡土体强度的影响,证实了该地区表层土体存在显著的冻融循环作用,总结了斜坡体受冻融作用影响的宏观表现和受气温影响的斜坡表层黄土地温变化过程.在此基础上设计开展了黄土室内力学性质试验,分析了不同初始含水率对冻结黄土三轴抗剪强度参数的影响,对比分析了黄土与冻结黄土的三轴抗剪强度参数变化.由天然和饱和2种状态下的黄土经历15次冻融循环后的直剪实验得出冻融循环作用对黄土强度影响较大的结论.该结果可为冻融期黄土斜坡稳定性分析提供参考.     

新疆伊犁盆地黄土古气候记录与Heinrich事件对比分析

伊犁盆地作为中国黄土高原与欧洲黄土区的过渡区域,其第四纪古气候研究对于揭示全球气候驱动及耦合机制具有重要的意义.通过对伊犁盆地塔勒德晚更新世黄土-古土壤剖面粒度、低频磁化率及地球化学元素分析,探讨了西风区黄土-古土壤序列中古气候指标变化特征及记录的全球气候突变事件.结果表明:古土壤层中粒径10μm颗粒物含量明显高于黄土层,与之相反的是古土壤层中的低频磁化率、Zr/Rb值和元素Ti含量均小于黄土层,且元素Ti含量与Zr/Rb间具有较高的相关性.黄土-古土壤剖面中古气候代用指标清晰的记录了6次Heinrich(H)事件及Younger Drays(YD)事件,但YD事件、H1、H2、H5和H6事件变幅较H3和H4事件显著,古气候指标与格陵兰冰芯δ18O、季风区李家塬粒度和洛川、西峰及环县Zr/Rb值均具有较好的一致性,所记录的气候事件较李家塬、洛川、西峰更为显著.结合已有研究说明,Heinrich和D-O旋回等气候事件是由西风区向季风区传递的,MIS3阶段温度的升高和常年受西风的影响是造成塔勒德气候环境变化特征的主要控制因素.     

黄土非饱和渗流试验研究

黄土介质特有的垂直节理和大孔隙发育性质，使黄土和非饱和渗流过程具有与均匀土壤的非饱和水分运动不同的特征。通过黄土非饱和渗流试验研究，对黄土垂直节理，大孔隙的实地观察和用土壤水动力学理论分析，证明黄土介质中的垂直节理，大孔隙在不同不量下对水分入渗所起的作用，对干旱地区黄土，由于降水量小，土壤含水量少，垂直节理，大孔隙在水分渗过程中实际起长低渗透性的作用，即阻水作用。     

陇西盆地末次冰期黄土粒度特征及其环境意义

顺着风成堆积物搬运的主导方向,对黄土高原西部的末次冰期以来的24个风成堆积物剖面的粒度进行了系统分析,对比各个粒度指标,分析了粒度的空间分布特征,提取了最为敏感的粒度指标,并在南北向大断面上建立了砂的百分含量与沙漠距离的数学模型,该模型与黄土高原中部有所不同。