黄土的工程特性
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为5~15m。挤密法是指用沉管、冲击、夯扩、爆破 等方法成孔, 然后用填料, 如素土、灰土必要时用 水泥分层回填夯实的一种地基处理方法。这种方法 施工简便, 是一种效果好较经济的方法。
土薄层。该场地的湿陷性土层下限深度大于 30 m, 湿陷系数δs = 0.003~0.114,自重湿陷系数δzs = 0.003~0.085,自重湿陷量������������������ = 23.10~172.51 cm, 总湿陷量������������ = 52.2~213.8 cm, 为自重湿 陷性黄土场地,湿陷等级一般为IV 级。 根据上述提到的湿陷性黄土地基处理的方法 分析可得: (1) 全部消除基础以下黄土层湿陷性,这对 于湿陷性黄土土层厚度在15 m 以内时容易达到, 其常用方法有垫层法(处理深度1~3 m)、 强夯法(处 理深度3~12 m)、挤密法(处理深度5~15 m)。上 述案例湿陷性黄土厚度达30m,要完全消除黄土层 的湿陷性,显然常用黄土层地基处理方法均不能达 到要求。 (2)黄土浸水后,集粒粘结物的软化、溶解 及颗粒之间连接的软化、破坏, 使之削弱了土颗粒 连接的总强度, 使黄土颗粒分散化, 并在土中剪 应力的作用下, 滑落到土体中的大、中孔隙内, 使 土体结构急速崩溃, 造成湿陷。对此地基可以做预 浸水处理,降低深层黄土孔隙率,使得其消除湿陷 性。预浸水处理要求有足够的工期(整个过程持续 一年左右),足够的水源,且会对周围的建筑产生 较大的影响。在工程允许的情况下,可以做预浸水 处理,预浸水法只能处理6m以下的湿陷性黄土。浅 层湿陷性黄土可以采用垫层法、强夯法等地基处理 方法。 (3)此工程也可以考虑DDC法(孔内深层强夯 法)。由于黄土在干燥的情况下,其强度比较高, 因此为了达到强夯效果,可以采用增湿法。增湿法 要先进性钻孔, 控制水压来达到增湿的效果。 然后, 进行孔内深层强夯法。通过两种复合的方法能有效 的消除黄土的湿陷性,该方法所需工期较短,处理 效果显著。
5.6 DDC桩法(孔内深层强夯工法)
在加固地基时,采用强夯重锤对孔内填料以高 压强动能强夯,使地基土受到很高的预压应力,处 理后的地基浸水或加载都不会产生明显的压缩变 形, 复合地基承载比原天然地基可提高 3 倍~9 倍。 最大处理深度可达 30m, 桩体直径可达 0.6m~2.5m。 而且桩间土也受很大侧向挤压力,同样也被挤密加 固。桩周土被挤密形成了强制挤密区、挤密区以及 挤密影响区、复合地基的整体刚度均匀,这是一般 柔性桩加固地基难以取得的效果。
否
无
无
轻微
较大
无
中等或强烈
小
有
强烈
较小
有
第卷第 期华 南 理 工大学学报(自 然 科 学版) 年月 Journal of South China University of Technology
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照片l 黄上;照片5
支架接触, 架空孔隙, 支架大孔结构中更新世旱期黄上; 照片2 三角状石英颗粒, 表面有直形槽沟。晚更新世黄上;照片6
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湿陷性黄土一般性质综述
颗粒成分 黄土在我国分布面积相当的广泛, 一般颜色以黄色、 褐黄色为主, 有时呈灰黄、 黄褐、 棕黄色。颗粒组成以粉粒(0.075~0.005mm)为主, 含量 52~72%,粒径大于 0.25mm 的较少。我国的黄 土粒度成分自西北向东南,细粘土颗粒逐渐增多, 较粗颗粒逐渐减少,黄土的不均匀系数 Cu 的平均 值在 6~12 之间。 颗粒特征 结构基本单元一般由原始矿物颗粒 和集合体组成,集合体包括一般的集粒和凝块两种: 集粒包括带棱角或磨圆的粗颗粒、粘粒、微细碳酸 盐胶结而成的集粒;凝块是由于集粒的碳酸钙被淋 湿,集粒变软而成。
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黄土的湿陷机理
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收稿日期:yyyy-mm-dd 基金项目:项目名称(编号) 作者简介:王飞阳(1990-) ,男,在校硕士生,主要从事岩土工程研究.E-mail:wangfyhaohao@
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第卷第 期华 南 理 工大学学报(自 然 科 学版) 年月 Journal of South China University of Technology
1 引言
黄土作为一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物。 而黄土的湿陷性主要是有黄土所具有的架空孔隙 (主要为中孔隙)结构决定的,黄土的微观结构决 定着黄土的渗透性和各种工程地质性质。其失效形 式主要有黄土地基湿陷、液化和震陷,黄土边坡的 崩塌、坍塌、滑坡、坡面冲刷等。
3.1 湿陷性黄土的结构性
从力学性质来考虑, 湿陷性黄土的特性突出地表 现在它的结构性、欠压密性和湿陷性三个方面。黄 土的结构性是描述土物理本质中比粒度、密度、湿 度更为重要的一个侧面, 它是指黄土的骨架颗粒 成份、形态、排列方式、孔隙特征、胶结物种类以 及胶结程度等对黄土的工程性质的影响。由电镜分 析可知, 组成原状黄土颗粒的成份主要是单个的 粉粒和由粘胶微细碎屑胶结成的集粒. 除此之外, 还有少数片状和棒状颗粒, 这些单个的颗粒和集 粒一般是颗粒间点接触, 但也有少数的面胶结接 触方式。黄土中的孔隙包括根洞、虫孔、裂隙之类 的大孔隙;骨架颗粒相互支架构成的中孔隙, 以及 粘粒间的孔隙, 和存在于土体内起骨架作用的集 粒内的孔隙构成黄土中的微孔隙,黄土中颗粒的胶 结物一般为碳酸钙, 石膏为集粒内部的胶结物。黄 土的结构可视为一个由单粒、集粒或凝块等骨架单 元共同形成的空间结构体系。它的单元形态( 单粒 的矿物碎屑与集粒或凝块) 确定了力的传递性能 和土的变形性质, 它的连接方式( 点接触、面接触) 确定了土的结构强度, 它的排列方式( 大孔隙、架 空孔隙、粒间孔隙) 确定了土的稳定性。单粒点接 触、架空孔隙占优势的结构, 湿陷性大; 集粒或凝 块面接触、粒间孔隙占优势的结构, 缩试验、 现场静载荷试验、现场试坑浸水试验。 室内压缩试验主要用于测定黄土的湿陷系数、 自重湿陷系数和湿陷起始压力;现场静载荷试验可 测定黄土的湿陷性和湿陷起始压力,基于室内压缩 试验测定黄土的湿陷性比较简便而且课同时测定 不同深度的黄土湿陷性,所以仅规定现场测定湿陷 起始压力;现场试坑浸水试验主要用于确定自重湿 陷量的实测值,以判定场地湿陷类型。
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湿陷性黄土地基处理方法及其在工程中的应用
王飞阳
(华南理工大学 土木与交通学院,广东省 广州市 510000 ) 摘要:许多常用的地基处理的方法用于湿陷性黄土的地基处理。基于对湿陷性黄土不同地基处理方法以及 工程案例的分析,对多种复合地基进行了探究。目前,多种复合地基应用于湿陷性黄土地基处理中区。这 里,主要探究了处理大厚湿陷性黄土复合地基处理方法,分别为预浸水法和强夯法复合地基、DDC 法(孔 内深层强夯工法)和增湿法复合地基。最后得出结:预浸水法施工工期长、对周围环境扰动大;DDC 法具 有工期短、对周围环境扰动小,能有效消除湿陷性。 关键词:湿陷性黄土;复合地基;DDC 法;增湿法;预浸水法 中图分类号:TU444 文献标识码:B
挤密桩是一种人工复合地基, 属于深层加固 地基的一种方法。它利用沉管的方法在地基中形成 桩孔, 通过在桩孔内填夯灰土、素土、粉煤灰、水 泥石灰等材料来挤密加固地基。该类桩可以以土治 土、就地取材、工期较短、费用较低, 对湿陷性黄 土可以消除浅层和深层部分或全部湿陷性。在我国 西北、华北地区应用广泛。灰土桩、土桩及石灰粉 煤灰桩适用于地下水位以上, 处理深度5~ 15 m, 黄土含水量介于14% ~ 23%的黄土地基或人工填土 地基。当以消除地基湿陷性为主要目的时, 宜采用 土桩; 当以消除湿陷性, 降低压缩性, 提高承载 力为主时, 宜采用灰土挤密桩。
5.4预浸水法
预浸水法是在建筑物修建前预先对湿陷性黄 土场地大面积浸水,使黄土在饱和自重压力作用下 产生湿陷和压密,以消除全部黄土湿陷性及深层黄 土的外荷湿陷性。上部仍具有外荷湿陷性的土层须 另作处理,如采用土垫层、重锤夯实等。预浸水法 一般适用于湿陷性黄土厚度大、湿陷性强烈的自重 湿陷
5.5挤密桩
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黄土湿陷性测定试验
表1 黄土湿陷判定标准 Table1 Criteria of loess collapsibility
湿陷系数
������������
湿陷程度
湿陷起始应力
自重湿陷性
������������ < 0.015 ������. ������������������ ≤ ������������ ≤ ������. ������������ ������. ������������ < ������������ ≤ ������. ������������ ������������ > 0.07
合体分布在方解石中,中更新世晚期黄土;照片9
管状多水高岭石, 不规则分布在黄上孔隙周围,更新世旱期黄上 The microstructure of loess
5.2强夯法
该方法适用于地下水位以上, 饱和度小于等 于60% 的湿陷性黄土, 局部或整片处理, 可处理 的湿陷性黄土层的厚度为3~12m。强夯法亦称动力 固结法, 通过重锤的自由落下, 对土体进行强力 夯实, 以提高其强度, 降低其压缩性, 该法设备
镶嵌接触,粒间空隙, 镶嵌徽孔结构。晚更 颗粒分散分布, 凝块胶结结构。晚更新世 高岭石, 呈不规则片状集
新世黄土; 照片3囊包接触, 支架大孔半胶结结构。中更新世早期黄上;照片4 世晚期黄土;照片7
石英颗粒表面有机械作用形成的碟形坑,早更新
表面且阶梯状解理面和贝壳状断口的石英颗粒,中更新世早期黄土;照片8 图1 Fig.1 黄土的微观结构
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湿陷性黄土地基处理方法