黄土压缩特性试验分析
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究一、研究背景黄土这种自然界的伟大创造，自古以来就以其独特的魅力和神奇的力量，让人们为之倾倒。
它既是大自然的馈赠，也是人类文明的摇篮。
然而随着社会的发展和人口的增长，黄土的生态环境正在遭受严重的破坏。
为了保护这片神奇的土地，我们有必要深入研究其结构性和力学特征，以便更好地利用和保护这一宝贵的资源。
洛川剖面位于陕西省洛川县境内，是黄土高原的一个重要剖面。
这里地势平坦，地貌类型丰富多样，黄土层厚薄不一，结构复杂多变。
因此对于洛川剖面黄土的结构性和力学特征的研究，具有很高的科学价值和实际意义。
在过去的几十年里，我国的黄土研究取得了显著的成果，为我们提供了丰富的理论依据和实践经验。
然而由于各种原因，我们在黄土领域的研究仍然存在一些不足之处。
例如对于黄土的微观结构和力学特性的研究还不够深入，对于黄土在不同环境条件下的变形规律和稳定性分析还有待完善。
因此开展洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究，对于提高我国黄土研究的水平，促进黄土资源的可持续利用具有重要的现实意义。
1. 黄土在人类历史和现代社会中的重要性；黄土这种看似普通却又无比重要的自然物质，自古以来就在人类的生活中扮演着重要角色。
它不仅是我们祖先生活的基础，也是我们现代社会的重要资源。
黄土的广泛分布和丰富储量，使其在农业、建筑、环保等领域都有着不可替代的作用。
然而黄土的特殊结构性和力学特征，使得它在人类历史和现代社会中的重要性更加凸显。
黄土不仅承载着我们的记忆，更是塑造了我们的文明。
从古代的长城、秦始皇兵马俑，到现代的高速公路、高楼大厦，黄土都在其中扮演着关键的角色。
每一块砖石、每一粒沙砾，都是黄土的结晶，都是历史的见证。
黄土的存在，让我们有了生活的依托，也让我们有了追求进步的动力。
黄土的力学特征也是其独特魅力的一部分，它的强度和稳定性，使得它能够在各种恶劣环境中屹立不倒。
无论是风吹雨打，还是地震洪水，黄土都能坚守自己的岗位，保护着我们的家园。
压实黄土性状的室内试验研究
Ｏ
５ ８３ ８．
１ ００ ５．
２ １ ６． ７
含水量 （ ％）
塑限 Ｗｐ ％） （ （ ％）
１ ３ ７． ３ ０
液限 ｗ 塑性指数 Ｉ ｐ
（ ） ％
１ ７ ２．
比 重
干 密
Байду номын сангаас度
压实度 （ Ｋ嘟
（ ｍ’ ）
２７ ．２ ｌ－６ ２
图 ２ 压实黄土的 ｃ 与压实度 Ｋ的关系曲线 值
剪变量 ￡（ ） ％
图 ４ 击实黄土的不 固结不排水剪切应力应变关系（： ． ） ｋ０ ５ ８
在最佳含水量下分 ３层击实 ， 每层分别击 ２ 、２ ｌ 、２ ６下得 到不 ７２ 、７ １ 、
笔者 在上面击 实试验所 得 的最 优含水量 １ ． ５３ ％下 ，分别按 ９ ％ 、 ４ 不 同压 实 度 下 的 黄 土 的湿 陷性 质 ５
砂粒 ＞
删 ０ １ ９ ５—３
００ 一 ５
粉 粒 ００ ．５～００ ５ ．０ ｍｍ 粘 粒
Ｏ０ ５一Ｏ０１ Ｏ． ０１～Ｏ ０ ５ （（ ｏ ． ０ 】 ｏ５ ．
曲 率 系 数
Ｃ＝ ２ ｏ１ｌ
．
粪 ６ 们 ０
霎： 。
７ ５ ８ ０ ８ ５ ９ Ｏ ９ ５ １０ ０
作者简介 ： 张丽萍（９ ｏ ＿ ， ， １８ ＿ ）女 硕士研 究生 ， 陕西交通职业技术学院讲 师， 从事公路土建专业的理论和实践教学研究工作 。
文 主要 着 眼 于 室 内试 验 中不 同压 实 程度 下 的黄 土 的强 度 、 形 等 工 程 性 切速率为 ０９ ／ ｉ。在试验过程 中基本在预定 的击实度 下击样 ， 变 ． ｍｍ ｍｎ 但略 质。 １ 土 料 性质 有 浮 动 。试 验 曲 线 见 图 ２和 图 ３ 。 从 以上 压 实 黄 土 的 Ｃ ｐ 与 压 实度 Ｋ 的关 系 曲线 可 以看 出 ，较 大 ，‘值
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
重塑黄土剪切屈服及破坏特性的真三轴试验
Ｌ ＵＯ Ａｉ － ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ，Ｓ ＨＡＯ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ － ｊ ｕ ｎ
（ １ ．Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘｉ ’ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ４ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） ２ ． Ｂ ｉ ｉ ｉ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｉ ｊ ｉ ｅ ５ ５ １ ７ ０ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｙ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ
湿陷性黄土高填方地基处理技术及稳定性试验研究
湿陷性黄土高填方地基处理技术及稳定性试验研究一、摘要湿陷性黄土高填方地基在进行建筑工程时，会遇到不同程度的沉降和开裂等问题，影响建筑的稳定性和安全性。
在建筑工程中，对湿陷性黄土高填方地基进行有效的处理至关重要。
本文通过阐述湿陷性黄土高填方地基的处理方法，以及对其进行稳定性试验的研究，提出了一套适用于实际工程的处理技术和稳定性评估方法。
本文介绍了湿陷性黄土的特点和性质，分析了高填方地基在施工过程中可能出现的湿陷现象及其危害。
根据地基处理的现状和问题，提出了基于排水固结法的湿陷性黄土高填方地基处理技术，并详细描述了该技术的施工工艺和步骤。
本文引入稳定性分析方法，对处理后的地基进行了现场荷载试验和数值模拟分析，以验证处理效果和地基稳定性。
通过对湿陷性黄土高填方地基的处理技术和稳定性进行深入研究，本文为湿陷性黄土地区建筑工程的设计、施工和维护提供了重要的理论依据和技术支持。
1. 研究背景与意义随着我国经济的快速发展，基础设施建设规模不断扩大，尤其是在黄土地区，由于地质条件复杂、湿陷性黄土分布广泛，高层建筑和基础设施的建设面临诸多挑战。
湿陷性黄土是一种典型的软弱地基，其工程性质特殊，在自重压力和外部荷载作用下，易产生湿陷变形，对建筑物结构的安全性和稳定性造成严重影响。
开展湿陷性黄土高填方地基处理技术及稳定性研究对于提高黄土地区工程建设质量和保证建筑物安全具有重要的理论和实际意义。
本研究旨在深入探讨湿陷性黄土高填方地基的处理方法，分析各种处理措施的稳定性和安全性，并提出经济、有效的技术手段。
通过对湿陷性黄土高填方地基进行实验室模拟和现场试验研究，可以揭示湿陷性黄土的湿陷机理、力学性质和沉降变形特征，为湿陷性黄土地区的工程设计与施工提供科学依据。
研究成果将对于推动黄土地区地基处理技术的发展、提高我国基础设施建设水平具有重要的社会和经济价值。
本文的研究还将为类似湿陷性黄土地区的工程实践提供有益的参考和借鉴，推动相关技术和方法的推广应用，进一步提高我国在黄土地区基础设施建设的整体水平和竞争力。
湿陷性黄土及膨胀土特性分析
技术创新
Hale Waihona Puke 湿陷性黄土及膨胀土特性分析
张昭辉 李建花 中佳勘察设计有限公司邯郸分公司,河北 邯郸 056003
摘要：在湿陷性黄土地区及膨胀土地区进行工程施工时，必须根据其主要特征，合理选择相应的地基处理，否则难以保证建
筑物质量；在邯郸地区，分布着湿陷性黄土及膨胀土，因地基处理措施不当，而造成的工程质量问题十分常见；本文作者根
膨胀土的地基处理方式，对于多层和地层建筑物多采用 砂石垫层，厚度不小于 300mm，并做好防水处理；对于高层 建筑物多采用灌注桩方案，查阅相关资料及桩基检测结果， 膨胀土极限侧阻力标准值要高于一般性坚硬状粘性土层的 极限侧阻力标准值。
4 工程实例 某已建办公楼位于邯郸西部县城，设计为地上 7 层，采 用框架结构，筏板基础，基础埋深 3.0m；地基处理时采用三 七灰土换填垫层法，主体施工基本完成，发现办公楼不均匀 沉降，我公司根据建筑物尺寸按规范要求布置 6 个钻孔进行 建筑物不均匀沉降原因勘察，采用探井、静力触探及标贯试 验方式进行勘察；根据野外钻探、原位测试结果及室内土工 试验结果，对造成已建建筑物不均匀沉降分析如下： （1）根据探井地层观察，灰土含量较低，目测不满足 三七灰土配比。 （2）根据标准贯入试验测试数据及静力触探测试数据， 灰 土 垫 层 均 匀 性 差 ， 标 贯 击 数 5~23 击 ， 锥 头 阻 力 0.86~2.29MPa，侧摩阻力 29.5~95.3kPa；灰土下部黄土状粉 质粘土标贯击数 3~34 击；锥头阻力 0.52~2.53MPa，侧摩阻 力 17.2~102.5kPa。 （3）建筑物沉降一侧下雨时地表水侵入，探井样试验 结果显示建筑物沉降一侧 2 个探井内土样湿陷量小于其余钻 孔湿陷量，可能因雨水浸入造成湿陷性土层发生湿陷。 总结分析地基不均匀沉降的原因是由于地基施工时质 量控制不严，且建筑物地面防水没有完成，因下雨浸水造成 了不均沉降，后建筑物沉降一侧进行了水泥注浆地基加固， 建筑物至今未发生进一步的不均匀沉降。 5 结束语 湿陷性黄土及膨胀土均属于特殊性岩土，勘察期间若不 能查明其工程特征，地基处理措施不当，对工程质量造成的 危害很大，地基处理施工时应严格按照设计图纸要求进行， 并结合相关规范要求，因地表排水对湿陷性黄土及膨胀土影 响很大，建筑物施工完毕应尽早做好地面防水工作，在建筑 物施工期间应做好临时放排水措施。
兰州地区湿陷性黄土工程特性综合评价与地基处理试验研究介绍PPT课件
20
1.0m桩间距区载荷试验结果
试点 编号
fh01
fh02 （浸水）
fh03 （浸水）
极限荷载 /kPa
3
• 大型火力发电厂主要建构筑物均为乙类建筑，都应进行地基变形计算，且地基变形计算值不应大于地基变 形允许值。
• 当地基承载力不能满足上部结构的需求，会导致地基失稳，使建筑物出现局部或整体破坏；地基变形过大 或发生不均匀沉降，会导致建筑物产生倾斜、开裂或局部破坏，影响建设工程的正常使用。
4
2 湿陷性黄土区的发电厂建筑物分类
• 坑内浅标点现场实测黄土湿陷量与室内土样试验结果（未考虑地区土质差异系数）见下表，其中室内试验 数据根据施工图勘察结果，选择靠近试验区的J326、J328和J344号探井土样结果，现场浸水试验选择 Q29和Q30两个浅标结果。
10
11
现场实测黄土湿陷量与室内土样试验结果
现场实测湿陷 量/mm
室内试验结果 /mm
a3试桩在无荷载条件下浸水浸水随着时间的延长因黄土的自重湿陷所引起的对桩身的下拉力负摩擦力逐渐显现出来3m以上表现出对桩身的正摩擦力3m以下表现出对桩身的负摩擦力在28天后桩身截面175m处达2000kna2试桩在桩顶恒载5000kn下浸水最大负摩擦力比桩顶无荷载情况略小截面上移至15m左右随浸水时间的增加及桩身负摩擦力的影响桩顶累计沉降为1257mm
27
• 现场浸水历时21天，总耗水量约2400吨。停水后连续观测32天，最后5d的平均湿陷沉降量基本小于 1mm/d，试验终止。
大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分
目录1 引言 (1)2 试验概况 (2)2.1 场地条件 (2)2.2 浸水试坑布置和仪器埋设 (3)2.3 DDC 处理区域布置 (4)2.4 挤密桩区域布置 (4)3 试验成果分析 (5)3.1 湿陷变形特性研究 (5)3.2 水分入渗规律研究 (6)3.3 地基处理合理方法研究 (7)4 结论 (9)参考文献 (10)大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分入渗规律及地基处理方法研究摘要：为研究大厚度自重湿陷性黄土的湿陷变形特性、水分入渗规律以及地基处理合理方法等问题，选择典型大厚度自重湿陷性黄土场地，进行了布置沉降观测点和埋设水分计的浸水试验以及挤密桩、DDC（孔内深层强夯）桩地基处理试验。
试验结果表明，在水分入渗过程中，深度22.5～25.0 m 以上土体易发生湿陷，该深度以下土体则含水率增加缓慢，达不到湿陷起始含水率，不易发生湿陷，因此该深度考虑可作为现场湿陷性评价的临界深度，也可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时可参考的地基处理下限深度。
DDC 桩间距为1.0～1.4 m 时，无论从挤密系数还是湿陷系数都能满足规范要求；挤密桩15 m 试验区域沉降量较小，但其剩余湿陷量任未满足要求，这也佐证了关于22.5～25.0 m 深度难于发生湿陷的结论。
试验成果可作为今后大厚度自重湿陷性黄土地区工程建设以及黄土规范进一步修订的参考。
关键词：大厚度自重湿陷性黄土；浸水试验；地基处理；湿陷变形；入渗；剩余湿陷量1 引言黄土的湿陷性对工程建设的危害很大，修建在黄土地基上的大量工业与民用建筑发生破环，公路路面开裂，水利设施失效，经济损失很大。
黄土湿陷主要由于水分进入土体从而引起的结构破坏。
随着国家经济的发展和西部大开发战略的实施，越来越多的工业和民用工程修建于大厚度自重湿陷性黄土上，这给研究人员提出了一系列挑战性的课题。
如何避免由于水分入渗导致的工程结构破坏，迫在眉睫。
黄土湿陷变形特性研究主要有室内和现场两种手段。
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黄土压缩特性试验分析
摘要：基于非饱和土力学理论，并考虑黄土结构性的影响，本文通过三轴剪切试验取得了原状黄土的压缩性随含水量的增加而增
加的结论，确定了土体割线模量与含水量之间的定量关系。
关键词：非饱和土；湿陷性黄土；三轴剪切试验；割线模量；含水量
中图分类号：c33 文献标识码：a 文章编号：
1引言
黄土属于粘性土类，但又与一般的粘性土有所不同。
黄土的变形是力与水对上共同作用的结果，其大小与应力状态和含水量密切相关。
本章对陕西西安原状黄土进行了增湿情况下的三轴压缩试验，通过对试验结果进行对比分析，总结出了黄土增湿过程中压缩性，也就是含水量与土体压缩模量之间的关系。
2试验用土的基本性质
试验用的黄土，取自陕西西安市区，属于典型的q3黄土。
取土深度为1.5m~5.0 m，土体呈褐黄色，可塑状态，天然含水量为13.6% ~30.5%，天然密度为1.38~1.76g/cm3天然孔隙比为0.91~1.28，针状孔隙及大孔隙发育，含白色钙质条纹及个别小姜石。
27%＜wl＜34.7%, wp =18.2%，在天然含水量下，试验用土的孔隙比e＞1.0。
3试验内容
本章对几组不同含水量的土样进行了固结压缩试验，对试验的结
果进行了分析对比。
试验仪器：应变控制式三轴仪。
试样尺寸：三轴试样为直径39.1mm，高度为80mm。
试验准备阶段：选择合适量程的测力计；保证孔隙水压力测量系统内部的气泡完全排出；检查管路，保证无漏水、漏气现象发生；保证橡皮膜弹性状态完好，且并无破损。
4 试验成果分析
4.1不同含水量下的压缩模量比较
土的压缩模量是体现土体压缩特性的量化指标，它的定义是“土体在完全侧限条件下的竖向附加应力与相应的应变增量之比”。
但是，想要得到压缩试验结果的方法只有通过曲线或者曲线才行，而这两种方法均要受到土体初始孔隙比的影响。
因此，本文参考刘保健和张军丽通过对大量对比试验资料的分析，提出的割线模量es0的概念，并对其进行量化分析。
设本文在状态下，任意t时刻轴向应力对应的轴向变形为，假若土体在未加载时的原始高度为，则定义土样在轴向应力作用下的侧限压缩应变应该是：
(4)
定义本文情况中土样在侧限条件下，垂直变形的割线模量为：(5)
割线模量es0下标的意义是s表示土体侧限压缩状态的情况，0表示割线模量的起点时间。
需要注意的是，任意t时刻轴向应力对
应的轴向应变是对于时间的实时监测值，而并非稳定的变形量。
由图4可以看出，曲线的截距(即初始割线模量es0)随试样初始含水量的变化较大，但斜率的变化较小。
基本可以算作是在不同的含水量之下，斜率保持不变。
图4不同含水量下es0i-p关系曲线集合
图5 不同压力下 es0i-w关系曲线
从图5可见，某压力下试样的割线模量es0i随初始含水量的增大而减小，随竖向压力的增加es0i-w曲线表现为自下而上逐渐变化的曲线系。
图6 es0i-p曲线初始割线模量与初始含水量关系
从图6中可见，随初始含水量的增大，试样的初始割线模量es0急剧降低。
通过上述过程发现，在不同的含水量之下es0i-p曲线斜率虽然存在一定的数值差别，但是两两之间的差值都很小，所以可以认为在各个初始含水量之下的es0i-p曲线是平行的，所以任意含水量下es0i-p曲线间的割线模量差δes0i都可以用它们的初始模量差δes0代替，表示为：
(6)
也就是说，在任意含水量下的割线模量差值δes0i可由图8曲线上相对应两点差值代替。
图中曲线按指数形式对其进行模拟比较合理，关系如下：
(7)
式中的m,n——试验参数，通过试验取得。
本次试验m=278.93,n= -0.122，单位为100kpa。
图7为按照土工试验方法标准得出来的其他土体参数与含水量之间的关系。
粘聚力随含水量变化较大，而内摩擦角随含水量变化较小。
(a)粘聚力c与含水量w关系
(b)内摩擦角φ与含水量w的关系
图7 土体其他参数随含水量指标变化特性
由此试验可以得到两个结论：
(1)原状非饱和黄土的粘聚力随含水量的增加而增加，可用线性关系表示。
其表达公式为：
(8)
其中，a和b均是试验参数。
(2)内摩擦角与含水量之间的关系是非线性的，可用二次多项式表示。
其表达公式为：
(9)
其中，d,g,f均为试验参数。
5 本文结论
本文通过对原状黄土进行压缩试验及理论研究，得到以下主要结论：
(1)本文通过黄土浸水压缩试验了解到原状黄土的压缩性随含水
量的增加而增加，并且对于同一种土来说，不论将其初始含水量改变为多少，浸水后黄土的压缩性都不会产生很大的差别。
(2)通过原状黄土三轴压缩试验，本文确定了土体割线模量与含水量之间的定量关系以及c和φ与含水量之间的定性关系。
参考文献
[1] 刘祖典.黄土力学与工程[m].西安：陕西科学技术出版社，1997
[2] 顾安全.我国黄土的研究及其工程应用[c]//岩土工程回顾与前瞻.北京：人民交通出版社，2000：296~312。