大厚度自重湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

王庆满; 范寒光; 刘艺; 房盛楠; 张鑫

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2022.05.012

大厚度自重湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.05.012

1.
机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西西安　710043
2.
西安市轨道交通集团有限公司，陕西西安　710018

详细信息

作者简介:
王庆满，男，1986年生，汉族，陕西西安人，硕士研究生，高级工程师，主要从事黄土工程性质研究。E–mail：wangqmlj@163.com

中图分类号: TU 444
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出版历程
- 收稿日期: 2021-03-01
- 刊出日期: 2022-10-08

Study on Field Immersion Test of Large Thickness Self-weight Collapsible Loess Sites

1.
China Jikan Research Institute of Engineering Investigations and Design Co., Ltd., Xi’an 710043, Shaanxi, China
2.
Xi’an Rail Transit Group Company Ltd., Xi’an 710018, Shaanxi, China

摘要

摘要: 针对大厚度自重湿陷性黄土场地工程建设中所面临的湿陷性评价及地基处理等技术难题，通过现场试坑浸水试验手段，研究了试验过程中注水量的变化规律、水分场的运移规律、地表及深部湿陷变形特征、周边裂缝发展特征、浸水影响范围及饱和范围、地基土渗透系数、自重湿陷下限深度及其确定标准；在此基础上，提出一种考虑地层沉积时代反算因地区土质而异的修正系数β₀的方法，并对黄土自重湿陷的判别标准进行了初步探讨，结果表明，Q₃黄土采用0.015的判别标准较为合适，Q₂黄土采用相同标准不太合适，对于Q₂黄土的自重湿陷性的评价建议采用现场试坑浸水试验确定。研究成果可为地区工程建设提供参考及借鉴。
- 大厚度自重湿陷性黄土 /
- 现场浸水试验 /
- 湿陷变形特征 /
- 修正系数β₀ /
- 地层沉积时代 /
- 自重湿陷判别标准
Abstract: To solve the problems of collapsibility evaluation and foundation treatment in construction of large thickness self-weight collapsible loess sites, field immersion test was conducted. The rule of water injection rate, the movement of moisture field, the collapse characteristics of surface and underground, the development characteristics of cracks around the test pit, the influence range of both immersion and saturation, the permeability coefficient of foundation soil, the lower limit depth of self-weight collapsible loess and criteria were studied. On this basis, a method is proposed to calculate the correction coefficient β₀ which varies with the soil quality in different areas by considering the sedimentary age of the strata. A preliminary discussion on criteria of self-weight collapse of loess has been conducted. The result is: 0.015 is appropriate for Q₃ loess but not for Q₂. It is suggested that field immersion test should be conducted to evaluate self-weight collapse of Q₂ loess. The research results can provide reference for regional engineering construction.
- large thickness self-weight collapsible loess /
- field immersion test /
- characteristics of collapse /
- correction coefficient β₀ /
- ages of depositional strata /
- criteria of self-weight collapse

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图 1 试坑浸水试验平面布置图

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图 2 单天注水量–浸水时间关系曲线

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图 3 试坑内水分计监测曲线

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图 4 试坑外8 m深度水分计监测曲线

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图 5 试坑外16 m深度水分计监测曲线

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图 6 B1单天与累计沉降量–时间变化曲线

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图 7 不同浸水历时A–C剖面浅标点累计沉降量变化曲线

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图 8 不同浸水历时深标点（分层）累计沉降量变化曲线

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图 9 试坑周边裂缝分布图（单位：m）

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图 10 浸水影响范围及饱和范围

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表 1 试验场地地层岩性表

层号	时代成因	岩土名称	深度/m	描述
①	Q₄^dl	耕植土	0.0～0.5	黄褐色，稍湿，可塑，大孔隙发育，表层含大量植物根系
②	Q₃^eol	新黄土	0.5～12.4	黄褐—褐黄色，稍湿，硬塑，虫孔及大孔隙发育，土质均匀
③	Q₃^el	古土壤	12.4～16.5	棕红色，硬塑，团粒结构，大孔隙及针孔状孔隙较发育，含白色钙质条纹及少量钙质结核，层底钙质结核含量较多，局部地段钙质结核富集成薄层，结核层厚0.2～0.3 m
④	Q₂^eol	老黄土	16.5～27.5	黄褐—褐黄色，硬塑，局部可塑，土质均匀，针状孔隙及大孔隙发育，偶含钙质结核，本层层顶1.0～1.5 m含少量钙质结核
⑤	Q₂^{al +pl}	粉质黏土	27.5～30.0	灰黄色，硬塑，局部可塑，含铁锰质斑点及零星钙质结核
⑥	Q₂^{al +pl}	卵石	30.0以下	杂色，稍湿，密实，亚圆形，磨圆度较好，一般粒径为20～80 mm，母岩成分以花岗岩、石英岩为主，中粗砂充填

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表 2 场地物理力学指标统计表

层号及层名	类别	含水量 w/%	天然密度 ρ/(g·cm⁻³)	干密度 ρ_d/(g·cm⁻³)	孔隙比 e	饱和度 S_r	液性指数 I_L	压缩系数 a_1-2/MPa⁻¹	湿陷系数 δ_s	自重湿陷系数δ_zs
②新黄土	范围	14.4～24.3	1.41～1.77	1.14～1.47	0.898～1.379	39～63	0.47～−0.21	0.10～1.06	0.016～0.095	0.001～0.056
②新黄土	平均值	20.3	1.60	1.33	1.054	53	0.17	0.32	0.044	0.020
③古土壤	范围	15.8～21.8	1.73～1.91	1.45～1.61	0.686～0.880	53～74	−0.23～0.30	0.09～0.19	0.000～0.026	0.000～0.013
③古土壤	平均值	18.4	1.81	1.53	0.777	65	−0.04	0.14	0.008	0.006
④老黄土	范围	12.9～25.6	1.43～1.76	1.22～1.41	0.919～1.228	35～70	−0.45～0.69	0.08～0.36	0.006～0.078	0.011～0.072
④老黄土	平均值	19.5	1.58	1.32	1.058	50	0.14	0.19	0.038	0.036
⑤粉质黏土	范围	17.9～22.2	1.88～1.92	1.55～1.60	0.691～0.755	70～83	−0.05～0.29	0.11～0.18	0.000～0.002	0.000～0.001
⑤粉质黏土	平均值	20.2	1.90	1.58	0.722	76	0.13	0.15	0.001	0.000

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表 3 试坑内分层沉降量及自重湿陷系数

沉降观测标点埋深 /m	第i层代表深度 /m	自重湿陷量实测值/mm	第i层的自重湿陷量/mm	第i层的自重湿陷系数	自重湿陷性判定
0.5	1.5～2.0	208.7～151	57.7	0.038	自重
2	2.0～4.0	151～145	6	0.003	非自重
4	4.0～6.0	145～78	67	0.034	自重
6	6.0～8.0	78～41	37	0.019	自重
8	8.0～10.0	41～34	7	0.004	非自重
10	10.0～12.0	34～30	4	0.002	非自重
12	12.0～16.0	30～27	3	0.001	非自重
16	16.0～18.0	27～17	8	0.004	非自重
18	18.0～20.0	17～9	4	0.003	非自重
20	20.0～22.0	9～5	3	0.002	非自重
22	22.0～24.0	5～2	2	0.001	非自重
24	24.0～26.0	2～0	0	0.000	非自重
26	>26	0	0	0	非自重

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表 4 考虑沉积时代时β₀的反算值

试验地点	地貌单元	定名	沉积时代	湿陷性土层厚度/m	试坑直径/m	湿陷下限深度/m	自重湿陷量实测值/mm	自重湿陷量计算值/mm	不含修正系数的计算值β₀
月登阁（本次场地）	浐河三级阶地	新黄土	Q₃	16.5	26	20	181.7	177	0.92
月登阁（本次场地）		老黄土	Q₂	10.0	26	20	27	351	0.07
西安田家湾		新黄土	Q₃	15.2	20	11.5	285.4	268	0.96
西安田家湾		老黄土	Q₂	3.3	20	11.5	0	36	0
西安黄渠头	黄土梁洼	新黄土	Q₃	12.3	20	8.8	74.1	82	0.81
西安黄渠头	黄土梁洼	老黄土	Q₂	5.5	20	8.8	0	107	0
西安杨村	黄土塬	新黄土	Q₃	11.6	25	0	−5（抬升）	0	0
西安杨村		老黄土	Q₂	22.5	25	0	0	182	0
西安高望堆村		新黄土	Q₃	11.6	25	0	−3（抬升）	0	0
西安高望堆村		老黄土	Q₂	18.0	25	0	0	112	0
咸阳北塬		新黄土	Q₃	13.5	26	10	380.5	179	1.91
咸阳北塬		老黄土	Q₂	7.0	26	10	0	129	0

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参考文献(11)

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