关中地区黄土湿陷性及其防治对策的研究
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摘要
随着国家政策向中西部倾斜和西部公路交通事业的迅速发展，在关中地区修建大量各等级公路已成为必然。但由于黄土特殊的工程特性，常使修建在其上的公路路基沉陷、路基路面变形开裂、公路边坡塌陷等，严重影响了公路的正常运营和公路效益的发挥。为了提高公路建设质量，减轻或消除因黄土湿陷而造成的公路病害，以便指导关中地区公路的设计和施工，很有必要对黄土湿陷的特性和影响因素进行研究，准确评价黄土的湿陷等级，找出合适的防治对策。
本文首先分析了关中地区湿陷性黄土的组成成分，总结了湿陷性黄土的工程特性。重点以渭潼高速公路和咸阳机场专用高速公路沿线湿陷性黄土的试验资料为基础，对黄土湿陷影响因素进行了分析，通过回归分析建立了湿陷系数与各物理力学性质指标之间的关系式，并对关中地区黄土的湿陷机理进行了初步探讨。针对以往黄土湿陷等级评价的缺陷，综合考虑了影响湿陷性的主要因素，提出了一套行之有效的评价指标体系，运用二级模糊综合评判法对关中地区黄土湿陷等级进行了较为客观准确的评价。最后全面总结了湿陷性黄土处理的各种措施，针对关中地区湿陷性黄土的特点和实际情况，以咸阳机场高速公路路基处理为例，对多种地基处理方案进行研究论证后认为，强夯法和灰土挤密桩法适合该路段湿陷性黄土处理，并分别对这两种方案进行了设计，以期给工程实践提供建议值。
With the incline of national policy to Midwest and rapid development of road transportation in the west, it has become inevitable to build lots of various-class roads. But due to special engineering properties of loess, which makes roadbed sink, roadbed and road-surface distort and craze, side slope of road subside and so on, these diseases affect seriously natural manage and benefit exert of road. It is essential to study collapsibility and influential factors of loess, evaluate correctly collapsible grade of loess, find out appropriate prevention and cure countermeasure in order to improve construction quality of road, alleviate or eliminate diseases of road results from collapsibility of loess, guide design and construction of road in Guanzhong area.
Firstly this paper analyzes ingredients of collapsible loess at Guanzhong area, summarizes engineering properties of collapsible loess. Then on the basis of experimental data of collapsible loess of speedways from Weinan to Tongguan and Xianyang aerodrome, analyzing influential factors of collapsibility, establishing expressions between collapsible coefficient and physical mechanical character parameters via regression analysis, and discuss preliminarily collapsible mechanism of loess at Guanzhong area. Aiming at limitation of former grade evaluation on collapsibility of loess, considering synthetically main factors affect collapsibility, a set of effective parameters is put forward, the method of evaluating correctly collapsibility of loess at Guanzhong area is proposed using two-grade fuzzy synthesis evaluation. Finally summarizing comprehensively various measures deals with collapsible loess, aiming at property and actual condition of collapsible loess at Guanzhong area, taking example for foundation trea
tment of Xianyang aerodrome speedway, investigating and demonstrating many projects on foundation treatment and think dynamic compaction and lime-soil compaction pile are fit to treat collapsible loess of this section, designing both of the
projects and hope to offer suggestions to engineering practice.
本文首先分析了关中地区湿陷性黄土的组成成分，总结了湿陷性黄土的工程特性。重点以渭潼高速公路和咸阳机场专用高速公路沿线湿陷性黄土的试验资料为基础，对黄土湿陷影响因素进行了分析，通过回归分析建立了湿陷系数与各物理力学性质指标之间的关系式，并对关中地区黄土的湿陷机理进行了初步探讨。针对以往黄土湿陷等级评价的缺陷，综合考虑了影响湿陷性的主要因素，提出了一套行之有效的评价指标体系，运用二级模糊综合评判法对关中地区黄土湿陷等级进行了较为客观准确的评价。最后全面总结了湿陷性黄土处理的各种措施，针对关中地区湿陷性黄土的特点和实际情况，以咸阳机场高速公路路基处理为例，对多种地基处理方案进行研究论证后认为，强夯法和灰土挤密桩法适合该路段湿陷性黄土处理，并分别对这两种方案进行了设计，以期给工程实践提供建议值。
With the incline of national policy to Midwest and rapid development of road transportation in the west, it has become inevitable to build lots of various-class roads. But due to special engineering properties of loess, which makes roadbed sink, roadbed and road-surface distort and craze, side slope of road subside and so on, these diseases affect seriously natural manage and benefit exert of road. It is essential to study collapsibility and influential factors of loess, evaluate correctly collapsible grade of loess, find out appropriate prevention and cure countermeasure in order to improve construction quality of road, alleviate or eliminate diseases of road results from collapsibility of loess, guide design and construction of road in Guanzhong area.
Firstly this paper analyzes ingredients of collapsible loess at Guanzhong area, summarizes engineering properties of collapsible loess. Then on the basis of experimental data of collapsible loess of speedways from Weinan to Tongguan and Xianyang aerodrome, analyzing influential factors of collapsibility, establishing expressions between collapsible coefficient and physical mechanical character parameters via regression analysis, and discuss preliminarily collapsible mechanism of loess at Guanzhong area. Aiming at limitation of former grade evaluation on collapsibility of loess, considering synthetically main factors affect collapsibility, a set of effective parameters is put forward, the method of evaluating correctly collapsibility of loess at Guanzhong area is proposed using two-grade fuzzy synthesis evaluation. Finally summarizing comprehensively various measures deals with collapsible loess, aiming at property and actual condition of collapsible loess at Guanzhong area, taking example for foundation trea
tment of Xianyang aerodrome speedway, investigating and demonstrating many projects on foundation treatment and think dynamic compaction and lime-soil compaction pile are fit to treat collapsible loess of this section, designing both of the
projects and hope to offer suggestions to engineering practice.
引文
[1]高国瑞．黄土显微结构分类与湿陷性．中国科学，1980(12)：1203～1208
[2]高国瑞．我国黄土湿陷性质的形成研究．南京建筑工程学院学报．1994，(2)：1～8
[3]雷祥义．西安黄土显微结构类型．西北大学学报．1983，(4)：56～63
[4]雷祥义等．黄土的孔隙大小与湿陷性．水文地质与工程地质．1987，(5)：15～18
[5]Feda, J. structural stability of subsident loess soils from Praha-Dejvice. Engineering geology, 1966, 1: 201～219
[6]杨来运．黄土湿陷机理的研究．中国科学(B辑)，1988，(7)：754～766
[7]Rzhanitsyn, B A. Chemisty in the struggle against the settlement tendency of soils. Soil Mech. Found. Eng.,14(5):314～316
[8]郑建国等．黄土的湿陷起始压力和起始含水量．工程勘察．1989，(2)：6～10
[9]郑建国等．湿陷性黄土在增湿时的强度特性．水文地质与工程地质．1989，(2)：6～10
[10]张苏民．湿陷性黄土的术语和基本概念．岩土工程技术．2000，(1)：42～46
[11]曾国红等．关于黄土湿陷起始压力、湿陷起始含水量的探讨．太原工业大学学报．1997，28(4)(增刊)：17～20
[12]Rogers, C D F, Dijkstra, T A, and Smalley, I J. Hydrconsolidation and subsidence of loess:studies from China, Russia, North America and Europe. Engineering Geology, 1994,37:83～113
[13]刘祖典等．黄土的变形特性．土木工程学报．1985，18(1)：73～75
[14]Shi J. and Liu Z. D.,on Characteristic of the stress strain and foundation deformation of intact and compacted collapsing loess, Proc. of Intern. Conf. On engineering Problem of Regional soils. 1988
[15]陈正汉等．关于黄土湿陷的若干问题．土木工程学报．1986，19(3)：86～94
[16]陈正汉．重塑非饱和黄土的变形、强度、屈服和水量变化特性．岩土工程学报．1999，21(1)：82～90
[17]Xie D.Y. etal. A new type of triaxial test of unsaturated soils. Proc. of 1st Intern. Conf. on Unsaturated Soils. Vol. Ⅲ. Paris. 1995.1551～1558
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[19]谢定义．黄土力学特性于应用研究的过去、现在与未来．地下空间．1999，19(4)：273～285
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辑)．1990，(1)：86～96
[21]Miao T D, Wang Z G..Deformation mechanism of collapsible loess in consideration of the miceostructure instability. Catern Suppl, 1991,20:93～105
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[23]张爱军等．黄土增湿湿陷过程的三维有效应力分析．水力发电学报．2002，(1)
[24]Bai, Xiaohong and Smart, Peter. Chang in microstructure of kaolin in consolidation and undrainde shear. Geotechnique, 1997(4):1009～1017
[25]胡瑞林等．黄土湿陷性的微结构效应．工程地质学报．1999，7(2)：161～167
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[31]杜纪民等．场地湿陷类型与湿陷等级评价的概率方法．西北地质．1994，15(3)：54～56
[32]沈珠江．土体结构性的数学模型—21世纪土力学的核心问题．岩土工程学报．1996，18(1)：95～97
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[42]张原丁．论黄土的湿陷敏感性．岩土工程学报．1996，18(5)：79～83
[43]张苏民．湿陷性黄土的术语和基本概念．岩土工程技术．2000(1)：42～46
[44]关文章．析黄土湿陷性曲线评其工程意义．勘察科学技术．1997，(2)：20～24
[45]张莉萍．浅谈湿陷性黄土的湿陷起始压力试验．山西建筑．2001，27(3)
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[49]Assallay, A M, Rogers, C D F, Smalley, I J. Formation and collapse of metastable particle packing and open structures un loess deposits. Engineering Gelogy, 1997,48:101～115
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[51]刘普寅等．模糊理论及其应用．长沙：国防科技大学出版社，1998．9
[52]张永波等．斜坡稳定性两级模糊综合评判．工程地质学报．2000，8(1)：31～34
[53]薛水鱼．湿陷性黄土地基的加固处理．地基基础工程．1999，9(4)
[54]欧阳农等．浸水法在湿陷性黄土地基中的应用．石河子大学学报(自然科学版)．1998，2(1)：51～54
[55]刘明振．深层搅拌和旋喷法加固自重湿陷性黄土地基的讨论．西安建筑科技大学学报．1998，30(3)：265～268
[56]石坚．挤密对黄土工程特性的影响．西北建筑工程学院学报(自然科学版)．1999，16(4)：21～24
[57]张希宏等．灰土挤密桩复合地基的湿陷性评价．电力勘测．2001，(1)：20～22
[58]郭院成等．复合地基础黄土湿陷性的机理研究，科南科技．2001，19(2)：180～182
[59]石军等．重锤冲击成孔挤密桩加固处理浅层湿陷性黄土应用与研究．安阳师范学院学报．2001，(2)：49～51
[60]杨增光．湿陷性黄土地基处理探讨．山西建筑．2001，17(3)：39-40
[61]乔来军等．CFG桩复合地基的讨论．岩土工程技术．1999，(4)：18～21
[62]尚继红等．压力注浆加固湿陷性黄土地基．基础工程．2001，4(1)
[63]邹立华．西固花园小区地基处理．建设科技
[64]李治平．略论湿陷性黄土地区高等级公路地基强夯法处理．内蒙古公路与运输．1998，56(3)：3～6
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