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兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究

梁庆国 房军 张晋东 张延杰 蒲建军 王飞

梁庆国, 房军, 张晋东, 等, 2018. 兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究. 地质力学学报, 24 (6): 803-812. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083
引用本文: 梁庆国, 房军, 张晋东, 等, 2018. 兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究. 地质力学学报, 24 (6): 803-812. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083
LIANG Qingguo, FANG Jun, ZHANG Jindong, et al., 2018. IN-SITU SOAKING TEST ON THE DISTURBED LOESS SITE AT LANZHOU METRO, GANSU PROVINCE, CHINA. Journal of Geomechanics, 24 (6): 803-812. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083
Citation: LIANG Qingguo, FANG Jun, ZHANG Jindong, et al., 2018. IN-SITU SOAKING TEST ON THE DISTURBED LOESS SITE AT LANZHOU METRO, GANSU PROVINCE, CHINA. Journal of Geomechanics, 24 (6): 803-812. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083

兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083
基金项目: 

国家自然科学基金 41562013

国家自然科学基金 41262010

详细信息
    作者简介:

    梁庆国(1976-), 男, 博士, 教授, 主要从事岩土与地下工程方面的教学与研究工作。E-mail:lqg_39@163.com

    通讯作者:

    房军(1989-), 男, 在读硕士, 从事岩土工程与隧道方面的研究。E-mail:fangjun623023@126.com

  • 中图分类号: TU444

IN-SITU SOAKING TEST ON THE DISTURBED LOESS SITE AT LANZHOU METRO, GANSU PROVINCE, CHINA

  • 摘要: 由于受长期地表降水与排水下渗、前期施工、拆迁等加卸载作用及车辆交通荷载的扰动影响,城市拆迁场地土体的特性与处于原始地形地貌和地层分布的土体情况有所不同。目前尽管已经发表了大量黄土浸水试验的成果,但基本都是在原状黄土场地进行,而在这类扰动场地黄土中开展浸水试验的研究尚不多见。在兰州东岗轨道交通车辆段建设场地进行了累计观测时间超过100天的试坑原位浸水试验。结合室内土工试验和现场测试结果,讨论了该扰动场地黄土浸水产生沉降变形的特征。结果表明:该扰动场地浸水发生沉降变形的时间发展过程具有"缓慢增长-突增-趋于稳定"的特点,其总沉降也远小于既有原状黄土场地的实测结果,应理解为广义的浸水增湿湿陷,其变形包括压缩变形和湿陷变形两部分,二者比例近似为7:3;前期扰动导致的较低的孔隙比和试坑开挖造成的卸荷是其总变形量较小的原因,但是其浸水沉降变形增长过程中突增的湿陷变形和土层空间分布不均匀引起的差异沉降值得引起注意。研究结果对于进一步加深对黄土湿陷变形与水稳定性的理解,选择扰动场地黄土地基处理和防排水措施具有一定的参考价值。

     

  • 图  1  试验场地与测点布置示意图

    Figure  1.  The test site and the layout of the monitoring points

    图  2  灌水量随时间变化曲线图

    Figure  2.  The irrigation amount vs.time

    图  3  浸水试验理论渗水扩散范围(单位:m)[13]

    Figure  3.  The theoretic permeable diffusion ranges in soaking test (unit: m)[13]

    图  4  单层灌水体积和累计灌水体积计算值随深度变化

    Figure  4.  The irrigation amount in each single layer and the total amount vs.time

    图  5  水分传感器读数随时间变化

    Figure  5.  The readings from moisture transducer vs.time

    图  6  沉降变形随时间变化关系

    Figure  6.  The settlement deformations vs.time

    图  7  深标点埋深深度与最大沉降速率出现时间的相关关系

    Figure  7.  The correlativity between the burial depth of the deep monitoring points and the occurrence time of the maximum settlements

    图  8  不同方向沉降变化特征

    Figure  8.  Settlement characteristics in different directions

    图  9  浅标点三维沉降分布图

    Figure  9.  The three-dimensional settlement distribution of the surface monitoring points

    图  10  圆心面积均布荷载作用下圆心下附加应力随深度衰减

    Figure  10.  The additional stress under the center of a circular uniform load vs.depth

    表  1  试验场地黄土物理力学参数汇总表

    Table  1.   The physical and mechanical parameters of loess in the test site

    深度/m 密度/(g/cm3) 含水率/% 液限/% 塑限/% 塑性指数 液性指数 颗粒比重 初始孔隙比 饱和度/% 粘聚力/kPa 内摩擦角/(°) 标贯击数 自重湿陷系数
    2 1.65 7.6 28.1 18.6 8.5 0.8 2.70 0.76 26.9 61.86 30.25 26 0.025
    3 1.65 8.4 30.3 19.9 10.4 -0.92 2.71 0.78 29.2 63.23 26.65 26 0.034
    4 1.6 8.9 25.8 16.8 9.0 0.44 2.70 0.84 28.7 71.71 30.49 24 0.026
    5 1.65 10.5 25.9 16.8 9.1 -0.28 2.70 0.81 35.1 95.29 31.6 23 0.030
    6 1.7 12.2 25.7 16.8 9.0 0.42 2.70 0.78 42.0 76.42 32.22 27 0.027
    7 1.7 13.1 25.5 16.7 8.8 -0.83 2.70 0.80 44.4 74.54 29.68 20 0.047
    8 1.85 17.3 25.6 16.7 8.9 0.33 2.70 0.71 65.5 79.25 27.34 19 0.049
    9 1.9 21.3 26.7 17.2 9.5 0.09 2.70 0.73 79.4 99.8 25.00 22 0.045
    10 1.95 23.0 27.0 17.3 9.7 -0.04 2.70 0.71 88.2 92.46 36.61 19 0.037
    11 1.9 21.9 26.8 17.2 9.6 0.2 2.70 0.73 80.5 74 27.03 17 0.025
    12 1.92 22.3 26.6 17.1 9.4 -0.15 2.70 0.72 83.6 80.47 26.83 16 0.034
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    表  2  深标点和浅标点位置最终沉降量汇总表

    Table  2.   The summary of the monitoring points and the related total settlements

    序号 浅标点编号 灌水结束沉降量/mm 观测结束沉降量/mm 灌水结束沉降量占总沉降比值/% 深标点编号 埋设深度/m 灌水结束沉降量/mm 观测结束沉降量/mm 灌水结束沉降量占总沉降比值/%
    1 Q1 96 105 91.4 S1 6 73 72 101.4
    2 Q2 207 215 96.3 S2 7 70 77 90.9
    3 Q3 226 236 95.8 S3 8 84 84 100.0
    4 Q4 261 268 97.4 S4 9 76 75 101.3
    5 Q5 260 268 97.0 S5 5 86 84 102.4
    6 Q6 280 288 97.2 S6 4 97 100 97.0
    7 Q7 370 381 97.1 S7 12 86 81 106.2
    8 Q8 66 70 94.3 S8 11 78 82 95.1
    9 Q9 51 61 83.6 S9 10 98 85 115.3
    10 Q10 47 58 81.0 S10 3 80 83 96.4
    11 Q11 79 92 85.9 S11 2 92 88 104.5
    12 Q12 55 69 79.7
        注:浅标点埋设深度统一为自然地面以下2.6 m,试坑表面以下0.3 m。
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    表  3  各测点最大沉降速率及其对应时间

    Table  3.   The maximum settlement velocities and their corresponding time

    深标点编号 埋深/m 最大沉降速率/mm 最大沉降发生时间/d 占总沉降比值/% 浅标点编号 最大沉降速率/mm 最大沉降速率发生时间/d 占总沉降比值/% 湿陷变形占总变形比例/%
    S1 6 15 23 80.6 Q1 32 26 84.8 30.5
    S2 7 13 11 74.0 Q2 65 26 80.5 30.2
    S3 8 11 11 42.9 Q3 81 26 88.6 34.3
    S4 9 12 12 48.0 Q4 87 26 96.3 32.5
    S5 5 12 10 65.5 Q5 75 26 95.5 28.0
    S6 4 10 15 78.0 Q6 110 26 94.4 38.2
    S7 12 15 14 56.8 Q7 109 25 66.9 28.6
    S8 11 14 13 56.1 Q8 17 27 100 24.3
    S9 10 10 13 62.4 Q9 16 26 60.7 26.2
    S10 3 12 6 44.6 Q10 16 26 72.4 27.6
    S11 2 11 20 88.6 Q11 32 28 78.3 34.8
    Q12 16 23 52.2 30.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-03
  • 修回日期:  2018-08-02
  • 刊出日期:  2018-12-28

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