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黄土高填方场地大型现场浸水试验研究

甄平福  
【摘要】:随着西部经济和社会快速的发展,城镇化进程的不断加快,西部地区的发展进入了关键性时期。我国西北地处黄土高原,沟谷纵横,地貌破碎,城市可利用土地匮乏。因此,“平沟造地”成了拓展城市空间的战略之选。而这种大规模、大厚度、大面积的填方工程,必然带来许多重大的岩土工程和工程地质问题。其中,高填方的工后沉降是核心问题之一,而地下水的升降必然对工后沉降产生影响,因此研究地下水升降对高填方工后沉降的影响具有重要意义。本文以大型现场试坑浸水试验为主,结合室内试验、现场监测和数值模拟,分析研究了当地表水入渗或地下水上升的情况下,高填方场地的工后沉降变化特征,为高填方场地的后期规划建设及类似工程提供指导和借鉴。通过搜集相关区域资料及勘察资料等,阐述了研究区的工程地质及水文地质条件。研究区的原始地貌为黄土丘陵沟壑区,地层主要为第四纪风积黄土和侏罗纪砂泥岩互层。地下水主要为碎屑岩类孔隙裂隙潜水和松散堆积物孔隙潜水,补给以大气降水为主,排泄以径流排泄为主。通过现场调查,建立了现场试验区并进行了浸水试验方案设计。浸水试坑直径50m,深0.8m。在试坑内外,等间距埋设深标点、浅标点和监测仪器。共浸水5000m~3,浸水时长107天。研究发现,填方体内水分主要通过挖填结合面和分层填筑面进行渗流,渗透性差于原状黄土。当填筑土发生湿化甚至饱和的情况下,将产生湿化变形,沉降量会在短期内大幅增加。此外,陡坡地带的挖填交接面为软弱带,受渗透侵蚀等作用,交接面处两侧会产生不均匀沉降,进而在地面产生裂缝或地表塌陷等灾害。通过Modflow-Surfact程序建立了非饱和带水流数值模型,对填挖交界带饱水状态下水分的运移情况进行了模拟。在交界带饱水的情况下,原状土体相对于填土将优先达到饱和状态。在交界处设置排水带可以使地下水位得到较好的控制,减小地下水对工后沉降的影响。通过Midas程序建立了研究区的二维数值模型,并选用两个断面对不同填方高度下,高填方的沉降特征进行了分析。分析得出沉降量与填方厚度呈正相关,填方厚度越大,沉降越大。


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