大厚度自重湿陷性黄土场地砂井浸水试验研究

摘要

宝兰高铁穿越陕西省西部及甘肃省东部，沿线大半隧道穿越厚度大、湿陷性强烈的黄土地层，其潜在的湿陷变形威胁隧道的安全稳定。所以，对隧道穿越的大厚度湿陷性黄土场地，尤其是隧道基地以下深埋地层湿陷性的准确评价，为设计施工提供合理依据显得尤为重要。现行规范中黄土的湿陷性评价方法主要有两种，一种是基于室内试验的评价方法，另一种是基于现场浸水试坑试验的评价方法。室内试验与实际场地的边界条件及应力条件存在较大的差异，无法准确判定实际场地的湿陷性；现场浸水试坑试验成本高、周期长，不可能应用于沿线所有建设场地，同时也不能对深层黄土的湿陷性进行准确评价；且两种方法在同一个场地的湿陷性评价也往往存在很大的差异性。针对以上问题，展开了如下研究：
　　1）收集整理关中及陇西地区现场试坑浸水试验及相应室内试验资料，在考虑现场与室内试验模拟应力条件、渗水和渗气运动条件、地层结构和土性条件等差异的基础上，分析了场地浸水自重湿陷变形实测值与计算值之间的关系，分别对关中及陇西地区规范中规定的湿陷量计算修正值进行修正，建议关中地区取0.8、陇西地区取1.8；分析了典型现场试坑浸水试验场地各黄土层的湿陷性、自重湿陷变形与地层结构之间的关系；关中地区不同场地自重湿陷变形实测值一般小于7.0cm，而自重湿陷变形的计算值往往偏大，该地区埋深较大的自重湿陷性黄土一般为Q2黄土，不同场地自重湿陷Q2黄土的自重湿陷系数的均值约为0.029，Q2黄土自重湿陷系数的起始门槛值可取0.025。
　　2）通过对现行黄土湿陷变形测定和评价方法的研究，提出了一种用于黄土湿陷变形，尤其是深层黄土湿陷变形的原位探测方法—砂井浸水试验。在大厚度湿陷性黄土场地上开展不同深度砂井浸水试验，判定各场地湿陷类别，并研究砂井浸水条件下地层湿陷变形情况及不同砂井埋深条件下湿陷变形量的变化规律。对比室内试验计算湿陷变形值与现场砂井浸水试验实测值，结果表明：砂井浸水条件下能使浸水影响范围内的土层发生湿陷，且随着砂井埋深的增大，浸水影响深度增大，现场实测值较计算值越大，即地层湿陷量释放越完全，特别是井底以下土层的湿陷变形对这一规律反映更为明显，所以，将砂井浸水试验用于深埋黄土地层湿陷性评价更加准确。

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1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2大厚度湿陷性黄土研究现状及相应问题

1.3主要研究内容

2 关中及陇西地区黄土自重湿陷性室内外试验结果分析

2.1 关中及陇西地区黄图土重湿陷量修正值的研究

2.2典型场地黄土湿陷性与地层结构分布特征分析

3 砂井试验场地的自然地理及工程地质条件

3.1 自然地理概况

3.2 工程地质特征

3.3 场地精细勘察

4 砂井浸水试验方案设计与实施

4.1 方案设计和测点布设

4.2 测量方案与实施

4.3 砂井周围裂缝的观测

4.4 浸润范围观测情况

4.5试验浸水情况

4.6 试验过程及现象分析

5 现场试验数据与分析

5.1 注水量分析

5.2 水分计数据分析

5.3 沉降监测数据分析

5.4 裂缝分析

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录