黄土地基载荷浸水湿陷变形计算方法研究

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关中地区处于黄土地区,黄土具有湿陷性、易溶蚀和各向异性等工程特性,导致关中地区的地基易发生多种工程问题。普遍存在且危害最为显著的一个问题即场地浸水后发生湿陷变形,而构筑物正常工作运行对地基变形具有一定要求,因此准确计算黄土地基的湿陷变形量可为地基处理的方法提供依据。本文从已有黄土湿陷变形基本理论出发,结合已有的试验实例,采用规范方法、一维湿陷系数法、弦线模量法及切线模量法分别计算原状黄土地基和压实黄土地基湿陷变形,分析各方法计算的合理性,为黄土地基湿陷变形计算提供了参考依据。主要得出了以下结论:1.对于原状黄土地基及压实黄土地基而言,载荷浸水后所产生的湿陷变形主要集中在土层的上部。原状黄土地基载荷浸水时,当载荷板受荷较大时,其分层湿陷变形量为沿基础中心线向下先逐渐变大,后减小。土层最大湿陷变形量对应深度(?)(b为基础宽度)。2.在基础尺寸较小的情况下,实际湿陷变形主要集中在浅层地基土范围内,而按照规范方法所得原状黄土地基载荷浸水产生的湿陷变形分布在地基中较深的范围内,因此规范方法在后期地基处理方面可能存在对深处处理要求高的倾向,对工程会造成一定的浪费。实际工程基础特别是筏板基础尺寸较大,其湿陷变形影响范围较深,此时规范所采用的的计算方法具有一定的合理性。3.一维湿陷系数法是根据载荷板下各土层实际压力对应的湿陷系数计算土层湿陷量。基于原状黄土地基载荷浸水试验,当载荷板受荷较大时侧向挤出变形大,考虑侧向挤出的修正系数取1.5时的一维湿陷系数法仍不能很好地考虑侧向挤出变形,所得湿陷变形量远小于实际湿陷变形量;基于压实黄土地基载荷浸水试验,一维湿陷系数法和切线模量法所得增湿湿陷变形发展规律均表现为先快速增长,后趋于稳定,与实际发展规律相符。切线模量法能较好地模拟湿陷变形随载荷增加而产生的非线性规律,但由于未能较好考虑初始屈服面内的弹性变形,其计算的荷载沉降曲线较早出现反弯点。4.弦线模量法适用于计算原状黄土地基载荷浸水所产生的湿陷变形量。该方法是以附加应力为基础的,基础中心线下弦线模量变化规律随附加应力减小而增大,这与实际模量沿深度方向变化规律不相符即沿基础中心线向下分层湿陷量与实际各层湿陷情况不符;弦线模量法由于未统计重塑压实黄土载荷板试验,因此尚不适用于压实黄土地基湿陷变形量计算。5.切线模量法适用于计算原状和压实黄土地基载荷浸水所产生的湿陷变形,该方法基于土体应力水平,而不单单是附加应力,比较接近地基实际应力状态,所以切线模量法计算地基土体各层湿陷变形量规律与实际各层湿陷变形量变化规律相符。对于压实黄土地基而言,切线模量法由于未能较好考虑初始屈服面内的弹性变形,计算所得湿陷变形量大于实际湿陷变形量。对于发生了较大湿陷变形的原状黄土地基载荷浸水试验,应力影响范围增大,湿陷变形量最大的土层向下移动,这是将来湿陷变形计算需要考虑的。
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