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摘要:湿陷性黄土作为贝博下载链接物或构筑物的地基时,容易发生沉陷,引起不均匀沉降,导致地基事故的发生。本文针对湿陷性黄土的特性和分布,分析其湿陷性的形成原因,介绍湿陷性黄土地基常用的处理方法。随着设计思想的发展,湿陷性黄土地基的处理方法也在不断地更新,本文IDITI 法就是针对湿陷性黄土地区地基处理提出的一种新技术,其主导思想是浅层阻水、浅层排水、深层导水,这样可以有效地减少水分场对黄土地基的影响,从而提高基础的强度。...

新技术IDITI 法湿陷性黄土地基处理的应用

  

陕西省贝博下载链接科学研究院

一、引言

    黄土和黄土状土在我国大陆约占63.5km2的面积,其主要分布在西北,其次为华北平原及东北的南部地区。黄土湿陷变形的结构理论认为,黄土中的粘  胶微粒和碳酸钙凝聚成的集粒和微碎琐矿物共同组成许多架空结构和孔隙,颗粒间的连接刚度和强度均较小,在外荷和浸水情况下发生变形和溃散,颗粒发生新的配位和排列,从而发生不同程度的湿陷变形。

二、湿陷性黄土地基的处理

    1、处理技术

    黄土地基的处理一般包括:高湿度(Sr>70%)软弱黄土以提高地基承载能力和减少有害压缩变形为目的的处理以及低湿度湿陷性黄土(自重湿陷性黄土)以消除或减少湿陷变形危害为目的的处理。对于湿陷性黄土的地基处理方法可以采用垫层法、挤密法、强夯法、预浸水等方法处理。对于以上的处理方法都是放弃利用地基原有高强度和低压缩性的特性,使基础下的黄土结构先破坏(夯、挤、湿)、再变密。

    2IDITI

    传统的湿陷性黄土地基处理技术都是以牺牲黄土层在天然湿度条件下的高强度和低压缩性这一优势为前提。在2008年,西安理工大学邵生俊[1]等人针对深厚湿陷性黄土地基处理提出的一种新的综合整治技术,即IDITI法,是其主导思想为:浅层阻水(impedance);浅层排水(drainage);浅层防水(interdiction);封闭截水(truncation);深层导水(infiltration),所以简称

    IDITI法。这种方法可以有效的阻止下渗水分并能诱导水分沿着砂井下渗,是处理湿陷性黄土路基的有效方法,其原理可以参见图1

    浅层阻水,即在路基下设置密实度高渗透性低的人工土层,浅层采用厚度为30 cm28灰土,压实系数O93

    浅层排水,即在人工密实土层下设置粗粒土层,采用厚度为30 cm的砂卵石,如果上部有水浸入,则利用浅层排水层渗透性强的这一性能进行排渗。

    浅层防水,即在排水层下面设置人工填筑层,具有高承载力,低透水性,消除湿陷性浅层防水层可以防止下渗的水分进入湿陷性黄土层,同时防水层还起着载荷的作用。浅层防水层采用厚度为80 cm28灰土,压实系数093

    封闭截水墙采用厚度为80 cm28灰土,压实系数093,深度620 cm,直接作用在非湿陷性黄土层。封闭截水墙可以防止外围地表水、地下水的浸入,也可以保持截水墙内部湿陷性黄土的原状,避免出现湿陷等破坏。深层导水砂井直径为80 cm,位于封闭截水墙的外围,砂井穿透整个湿陷性土层,深入到非湿陷性土层区域。

    深层导水,即加强黄土地层竖向的排水能力,在地基土外层设置竖向砂井,可以将排水层排出的自由水通过竖向砂井引入湿陷性土层下覆盖层,然后逐渐转移。砂井两侧渗漏水可以通过砂井进入非湿陷层。

    3IDITI法分析和评价

    为了验证IDITI法在工程上的可行性及技术上的可靠性,西安理工大学邵生俊等人在兰州市七里河区进行了现场实验研究,该实验场地开阔平整,属典型的湿陷性黄土地层,泓陷层厚度7.60 m,场地平面布置图见图2,剖面图见图3

    为了模拟路基在长期降水的影响下IDITI法的阻水效果,场地选择了长8.60 m,宽7.00 m的一块甲地模拟路面,在处理完路基后采用了一次加荷分期加水的试验,现场观测沉降量并测定加荷、加水前后密度、含水量的变化。

    为了评价IDITI法的处理措施,邵生俊[1]等人还采用数值模拟分析的途径考察了其有效性,建立模型,进行渗流分析,观察土性参数的变化趋势,模拟了连续多日强降雨条件下降雨入渗的情况,雨量通过人工模拟加入试验场所,将自来水通过管道加入III区,初期水位下降较快,随着入渗量的减小,两侧的加水量也逐步减少。每天保持有一定的水位,以便渗水能够完全浸入,连续加水3d后停止注水。

    从数值计算和试验数据分析显示[1],“浅层排水”层,能够很好的将渗入该层的自由水扩散。同时,沿地基四周内铺设的砂卵石,可以将下覆的防水垫层截留的自由水引到砂井。砂卵石层和排水砂井将上部入渗的自由水经由砂卵石层排向排水砂井,起到了“浅层排水”的目的。由“封闭截水”体系,形成的封闭截水“帽子”,成功的阻止了外围自由水渗入“帽子”内的原状黄土体。位于截渗墙外围,穿透整个湿陷性黄土地层,深入到非湿陷性土层的“深层导水”砂井,起到了很好的导水作用。

三、结语

    湿陷性黄土地基的处理,应该根据工程本身的特点以及自然条件的限制,采取适当的处理措施,从经济合理、技术可行等方面制定和选择对应的处理方法,已达到消除或降低湿陷性的目的。IDITI法作为深厚湿陷性黄土路基的处理新技术,可以有效的阻止下渗水分并能诱导水分沿着砂井下渗;长期降雨或地面浸水会使地基中的毛细管效益加强,体积含水量增加,砂井起着重要的“输水”作用。但是由于相关研究刚刚起步,目前还在理论研究和实验研究阶段,缺少实际工程的成熟经验,有待进一步完善和丰富。

参考文献:

[1]邵生俊.湿陷性黄土地基综合处理新技术的现场试验与效果分析[J].岩土力学,1000-7598-(2008)增刊-593-05.

[2]白晓红.几种特殊土的工程特性及地基处理[J].工程力学,200724(S2)83-98

[3]王银梅.湿陷性黄土地基处理新途径的探讨[J],中国地质灾害与防治学报,200812月,第19卷第4

[4]杜明芳,杜伟鹏.PHC管桩在湿陷性黄土地基中的使用效果评价[J].郑州大学学报(工学版)2012年第339月第5期:16716833(2012)05004504

[5] 张显达,华开成, 李京榜. 湿陷性黄土地基处理方案的选择[J]. 科技探索, 2013(19)1007-0745201310-0187-01

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