第六章、黄土的震陷性
浅谈黄土隧道常见的工程地质灾害及其防治措施
浅谈黄土隧道常见的工程地质灾害及其防治措施摘要黄土是西安地区所特有的土体,其表现出的特殊工程特性,对工程结构物危害大,特别是在黄土隧道修建过程中,塌方和湿陷是两种最常见的地质灾害。
黄土地层中的水对隧道的影响举足轻重,围岩中水的作用是黄土隧道设计、施工时的重点研究内容和关注对象。
因此,加强防排水以及及时合理衬砌是黄土隧道施工过程中预防地质灾害的有效措施。
关键字黄土隧道;湿陷;塌方;灾害防治1 黄土的工程特性对隧道工程的影响1.1 黄土的湿陷性湿陷黄土【1】在自重压力或外力荷载压力不变时,受水浸湿后结构迅速破坏,产生急骤显著附加下沉,从而引起地面的变形和建筑物破坏;湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征,宏观表现为浸水后沉降量显著增大。
我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右,大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区,面积达27万km2。
黄土的疏松多孔结构,尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件;黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件;遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低,并且其削弱程度随水量的大小成比例变化,极易产生湿陷、呈饱和流塑状态,从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。
这是黄土湿陷性的本质。
1.2 黄土的击实性黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。
一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。
改变击实功,最优含水量和最大干密度也发生变化,击实功大能客服更大的摩擦阻力,所以最大干容重增大而最优含水量降低。
黄土的孔隙率在50%左右,按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面,黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。
其中,微孔隙形成于胶结物中,杂乱分布,连通性差,透水性弱,主要是胶结物孔隙;小孔隙均为粒间孔隙,小孔隙由骨架颗粒相互穿插,紧密排列组成,又称为镶嵌孔隙,含少量胶结物孔隙;小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成,由骨架颗粒群形成的架空孔隙,数量较多,对骨架颗粒的稳定起着主要作用;中孔隙由骨架颗粒相互支架构成,数量多,为颗粒的变位提供了空间,连通性好,透水性强,是黄土产生震陷的主要原因,又称为支架孔隙;而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成,呈管状或不规则状,数量少,主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂隙以及溶蚀孔洞。
对震陷性黄土地基的研究
) 沉 陷 性 黄 土 上 的 建 筑 物 , 能 会 出 现 建 筑 物 的 倾 斜 、 陷 、 裂 、 端。5 挤 密法。挤密 法是 通过 高压 手段 对土质 进行 改善 。主要 可 下 开 挤密 使震 陷性 黄土 的密度 提升 , 到 改 良效 果 。挤 密 达 倒 塌 等 现 象 。如 果 处 理 不得 当 , 出 现 很 严 重 的 后 果 , 以 , 高 通 过振密 、 会 所 要
轻, 而且 即将 达到稳定状态 的时候 , 且面临施 工 时间 紧急 , 并 进度 3 如何 选择 建 筑施 工 过程 中震 陷性 黄土 地基处 理 方法
要 求 压 力 较 大 的情 况 下 , 以根 据 实 际 情 况 放 弃 对 此 路 段 的 地 基 可
的方法也很多 , 根据 近年 来 的工程 经验 , 如何 选 择震 陷性地 基 处
2 有针对性 的考虑 预期效 果 、 本等因素 。由于建筑 过程 中 ) 成
标达不到预定要求 时 , 以尝试使 用复合地基 , 可 或者 轻质 地基等不 震 陷性黄土地基的处理不但要考虑工期和评价体系的要求 , 同时对
同的处 理 方 法 。但 是 , 实 际操 作 过 程 中 , 根 据 实 际 地 形 、 土 层 操作 的成本也应该有个 明确 的预算 , 在 要 黄 以免造成得不偿失的后果。
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对 震 陷 性 黄 土 地 基 的 研 究
万 海 礼
摘 要: 针对 当前 西北地 区的震 陷性黄 土地基 进行具体 的逻 辑分析 , 分析 了震 陷性 的危 害 , 再根 据 当前所 常用的 一些 处
理 方 法 , 震 陷性 黄 土地 基 进 行 具 体 的 、 对 多方 面 的 研 究 、 析 , 出 了一 些 可行 性 措 施 和 具 体 设 计 方 法 , 震 陷 性 黄 土 地 分 提 对
不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究
Jou rnal of Engineering Geology 工程地质学报 1004-9665/2007/15(05)20694206 不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究3栗润德① 张鸿儒① 白晓红② 梁仁旺② 闫凤翔②(①北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044)(②太原理工大学土木建筑工程学院 太原 030024)摘 要 对原状黄土进行动三轴试验,探讨了黄土的动强度和震陷随含水量的变化规律。
试验结果表明,塑限含水量可作为黄土动强度和震陷的界限含水量,小于塑限的含水量变化对震陷临界动应力和动粘聚力的影响非常显著,大于塑限的含水量变化对其影响微弱,而动摩擦角不受含水量的影响。
通过对震陷曲线的定量分析,说明有必要对黄土的震陷性进行分类。
关键词 黄土 动强度 震陷 含水量 动三轴试验中图分类号:P642.13+1 文献标识码:ADY NAM I C SHEAR STRENGTH AND SE I S M I C SUBS I D ENCE O F I NTACT LO ESS W I TH D I FFERENT W ATER CO NTENTS FR OM DY NAM I C TR I AX I2 AL TEST I NGL I Runde① Z HANG Hongru① BA I Xiaohong② L I A NG Reng wang② Y AN Fengxiang②(①School of C ivil Engineering&A rchitecture,B eijing J iaotong U niversity,B eijing 100044)(②School of C ivil Engineering&A rchitecture,Taiyuan U niversity of Technology,Taiyuan 030024)Abstract Dyna m ic p r operties of intact l oess are studied thr ough laborat ory dyna m ic triaxial tests;and variati ons with water contents are discussed of its dyna m ic shear strength and seis m ic subsidence.Test results show that water content has a maj or influence on the dyna m ic p r operties of intact l oess.W hen taking p lastic li m it as a bound,varia2 ti on of water content s maller than p lastic li m it hasmaj or influence on dyna m ic cohesi on and seis m ic subsidence crit2 ical stress;while variati on of water content greater than p lastic li m it has very m inor influence on the m.L ittle influ2 ence has variati on of water content on dyna m ic fricti on angle.Thr ough regressi on analysis of seis m ic subsidence curves,it is showed that seis m ic subsidence needs t o be considered int o l oess classificati on.Key words Loess,Dyna m ic shear strength,Seis m ic subsidence,W ater content,Dyna m ic triaxial test1引 言黄土是第四纪地质历史时期干旱气候条件下的沉积物,在我国的分布面积为64万km2,占国土总面积6.6%,多分布于陕甘宁晋。
黄土的工程特性
黄土的工程特性本页仅作为文档页封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March湿陷性黄土地基处理方法及其在工程中的应用王飞阳(华南理工大学土木与交通学院,广东省广州市510000 )摘要:许多常用的地基处理的方法用于湿陷性黄土的地基处理。
基于对湿陷性黄土不同地基处理方法以及工程案例的分析,对多种复合地基进行了探究。
目前,多种复合地基应用于湿陷性黄土地基处理中区。
这里,主要探究了处理大厚湿陷性黄土复合地基处理方法,分别为预浸水法和强夯法复合地基、DDC法(孔内深层强夯工法)和增湿法复合地基。
最后得出结:预浸水法施工工期长、对周围环境扰动大;DDC法具有工期短、对周围环境扰动小,能有效消除湿陷性。
关键词:湿陷性黄土;复合地基;DDC法;增湿法;预浸水法中图分类号:TU444 文献标识码:B1 引言黄土作为一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物。
而黄土的湿陷性主要是有黄土所具有的架空孔隙(主要为中孔隙)结构决定的,黄土的微观结构决定着黄土的渗透性和各种工程地质性质。
其失效形式主要有黄土地基湿陷、液化和震陷,黄土边坡的崩塌、坍塌、滑坡、坡面冲刷等。
2 湿陷性黄土一般性质综述颗粒成分黄土在我国分布面积相当的广泛,一般颜色以黄色、褐黄色为主,有时呈灰黄、黄褐、棕黄色。
颗粒组成以粉粒为主,含量5272%,粒径大于的较少。
我国的黄土粒度成分自西北向东南,细粘土颗粒逐渐增多,较粗颗粒逐渐减少,黄土的不均匀系数 Cu的平均值在 612 之间。
颗粒特征结构基本单元一般由原始矿物颗粒和集合体组成,集合体包括一般的集粒和凝块两种:集粒包括带棱角或磨圆的粗颗粒、粘粒、微细碳酸盐胶结而成的集粒;凝块是由于集粒的碳酸钙被淋湿,集粒变软而成。
3 黄土的湿陷机理湿陷性黄土的结构性从力学性质来考虑, 湿陷性黄土的特性突出地表现在它的结构性、欠压密性和湿陷性三个方面。
天水黄土震陷性与微观孔隙参数分析
天水黄土震陷性与微观孔隙参数分析邓津;安亮【摘要】针对天水不同黄土场地,选取洪冲积、河流阶地、河漫滩、洪积扇、滑坡等代表性场地,进行取样及震陷性及微观孔隙分析.采用动三轴和电镜试验及微观图像处理方法,试验结果表明:天水黄土粘粒含量较高,塑性指数较低,平均低于10,划分仍在粉土范围;天水黄土具有震陷不均匀性,含水量较高,震陷系数大的特点.由于天水黄土多具有架空孔隙结构,采用孔隙面积和围压等参数的震陷系数公式计算的震陷系数与试验结果基本符合.进一步的微观孔隙分析表明:孔隙长轴、短轴及孔隙面积均值、概率熵、曲率系数、形状系数曲线、玫瑰图等参数及指标,与震陷性强弱有较好的相关性.即孔隙尺寸越大,孔隙面积分布峰值越高,孔隙概率熵越小,曲率系数越大,震陷性越强.随着震陷性由小到大变化,孔隙形状因子曲线依次变陡.【期刊名称】《防灾科技学院学报》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】9页(P6-14)【关键词】天水黄土;震陷性;微观孔隙参数;孔隙形状因子;孔隙概率熵【作者】邓津;安亮【作者单位】中国地震局兰州地震研究所,中国地震局地震预测研究所兰州创新基地,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州 730000;甘肃省岩土防灾工程技术研究中心,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,中国地震局地震预测研究所兰州创新基地,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州 730000;甘肃省岩土防灾工程技术研究中心,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】P642.13+10 引言天水位于甘肃东南部,地处陇中黄土高原南缘,地势西高东低,地形十分复杂,形成南北隆起,中间凹陷的河谷地貌景观,属于陇中黄土高原梁峁沟壑区。
天水处于南北地震带北段,地震发生频度高、震级大,50年超越概率10%为Ⅸ度烈度,具有潜在的震陷、滑坡、液化等多种震害风险。
浅议黄土的湿陷、震陷与液化
浅议黄土的湿陷、震陷与液化1、引言黄土是第四纪沉淀物,具有一系列内部物质成分和外部形态的特征,不同于同时期的其他沉淀物。
黄土在我国分布较广,覆盖面积约为64万平方公里,占国土总面积的6.6%,有较厚的黄土覆盖层,其最厚可达400多米,而且主要分布在多地震的中西部地区。
在黄河中游地区,西起贺兰山,东到太行山,北起长城,南到秦岭几乎全部都被黄土覆盖,这里黄土发育最好,地层全、厚度大、分布连续,是我国黄土主要分布地区。
其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%[1][2]。
黄土地区的主要地震灾害有地震滑坡、液化和震陷。
黄土高原地区发育有南北地震带、华北地震带和祁连地震带, 该地区曾发生过许多中、强地震。
因此, 研究黄土的地震灾害及抗震措施, 无论是对社会稳定还是对经济发展, 都具有极其重要的意义。
2、湿陷、震陷与液化的概念黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏,产生显著的附加下沉,其强度也随之明显降低,黄土的这种性质称为湿陷性。
湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象是地震引起的地面沉陷。
不仅软粘土(包括黄土)会发生震陷,砂土也可能发生震陷。
液化是在人类的生活和生产实践中对土体突然丧失承载能力和强度,并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义相同, 即饱和黄土在动荷载(如地震)作用下产生超孔隙水压力, 同时土中的有效应力降低, 当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%(此时与砂土液化有差异) 时, 土中的有效应力降为零, 即可发生液化[3]3、产生机理湿陷性黄土发生湿陷的原因是很复杂的,其湿陷过程是一个复杂的物理化学过程。
产生湿陷的原因必须从内因和外因来分析[4]~[6]。
湿陷性黄土只所以能够产生湿陷,首先是因为它含约60%的粉粒,组织结构是粉粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔结构,空隙比较大,这为产生湿陷提供了充足的空间条件;其次是湿陷性黄土富含水溶盐,颗粒间存在加固凝聚力,它遇水后降低或消失,这为湿陷时的黄土颗粒运移创造了必要的条件;最后是湿陷性黄土含有适量的粘粒,其遇水有膨胀性,体积增大,能够使湿陷性黄土颗粒移动,并能使土的抗剪强度明显降低。
新疆伊犁地区黄土滑坡成因及影响因素分析
新疆伊犁地区黄土滑坡成因及影响因素分析作者:梁丽娟高优来源:《环球人文地理·评论版》2015年第03期摘要:近些年来,新疆伊犁地区黄土滑坡事件频发,引起了人们对黄土问题的广泛关注。
而研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础。
本文从对新疆伊犁地区的环境出发,分析了伊犁的地形地貌、降水等因素,同时对黄土成分和黄土特性做了深入剖析,对滑坡成因做出了分析。
关键词:新疆伊犁;黄土滑坡;组成;成因新疆黄土岩石地层是新疆维吾尔自治区天山北麓以及塔城、伊犁盆地内黄土的岩石地层划分。
通过对黄土层的分析,分析黄土滑坡的一些原因。
对黄土滑坡的分析不仅有利于新疆人民生产生活的安全,还对环境保护做出了贡献。
1.新疆伊犁地区地理环境概况1.1地形探讨新疆伊犁地区的黄土滑坡(如图1)成因不得不从伊犁地区的地形地貌着手。
伊犁哈塞克自治州位于中亚内陆腹地,境内不仅有崇山峻岭,还有广阔的山地间平原盆地和河谷地,“三山两盆两谷”是自治州地貌的主要组成部分[1]。
伊犁地区位于中国大陆西北,地处天山褶皱带的山间凹陷,伊犁山地间盆地北部是由北西一南东走向的科古琴山、依连哈比尔尕山和博罗霍洛山等山组成的北天山山脉。
南面是哈尔克他乌、那拉提山组成的南天山山脉。
盆地中间是阿拉喀尔他乌、阿吾拉勒山和伊什基里克山。
三山脉中间则是各种河谷地,由东向西逐渐开阔。
自天山山脉向河谷地依次是高山区:冰缘、冰蚀地貌;中山区:河谷下切地貌;低山丘陵区:黄土分布区,黄土梁等地貌。
1.2气候新疆伊犁在远离海洋和群山环抱的影响下,具有典型的干旱气候特征,属寒温带半干旱的大陆性气候。
由于地域辽阔,地形复杂,从天山到阿尔泰山,随着经度和位置高度的不同,各地又有独特的小气候特征。
降水量月、季、年度变化率大,山区多于平原,局部地区间差异大。
风力因各地地形影响而表现不一。
降水量受大气环流和地形的影响,在西风急流带来的大西洋暖湿气流和南下的北冰洋气流共同作用下,遇西、北东南三面环山封闭地形成“三带四块”降水各异的特征。
黄土湿陷性与其物理力学性质相关性研究杨圆圆
黄土湿陷性与其物理力学性质相关性研究杨圆圆发布时间:2023-05-08T07:34:59.185Z 来源:《建筑实践》2023年5期作者:杨圆圆[导读] 黄土类土是一种特珠的第四纪大陆松散堆积物,在世界各地分在很广,性质特殊。
我国黄土类土基本上分布在西北、华北和东北地区。
按地层时代及基本特征,黄土类土可分为三类:近代堆积黄土Q42、新黄土(Q41和Q3 ) 、老黄土(Q2和Q1),黄土类土的颜色主要呈黄色或褐黄色,以粉粒为主,富含碳酸钙,有肉眼可见到的大孔,垂直节理发育,浸湿后土体显著沉陷(称湿陷性)。
西安长安大学工程设计研究院有限公司陕西西安 710000摘要:黄土类土是一种特珠的第四纪大陆松散堆积物,在世界各地分在很广,性质特殊。
我国黄土类土基本上分布在西北、华北和东北地区。
按地层时代及基本特征,黄土类土可分为三类:近代堆积黄土Q42、新黄土(Q41和Q3 ) 、老黄土(Q2和Q1),黄土类土的颜色主要呈黄色或褐黄色,以粉粒为主,富含碳酸钙,有肉眼可见到的大孔,垂直节理发育,浸湿后土体显著沉陷(称湿陷性)。
尤其是湿陷性对建筑物有直接影响。
本文主要对Q3马兰黄土湿陷性与含水率、密度、自重压力等物理力学参数的相关性进行了研究。
关键词:黄土湿陷性、含水率、干密度、自重压力、影响因素引言我国的黄土于30°~48°分布,尤以北纬34°~45°最为发育。
黄土类土是第四纪的产物,从早更新世Q1开始堆积,经历了整个第四纪,直到目前还没有结束[1]。
马兰黄土(以下简称黄土)在干燥时具有较高的强度,而遇水后表现出明显的湿陷性,这是由于黄土本身特殊的成分、结构所决定的。
黄土在一定压力作用下,受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉降的性能,称为湿陷性,可以用黄土湿陷试验求得的湿陷系数评价。
本文通过对陕西省榆林市境内黄土湿陷性试验的研究,提出了影响黄土湿陷性的主要因素并进行分析研究,希望对客观评价黄土的湿陷性起到指导作用。
黄土场地震陷的灾害特征及成因研究综述
黄土场地震陷的灾害特征及成因研究综述王强;邵生俊;王峻;张振中【摘要】基于文献史料记载和现场科考成果,考证了黄土地区几次中强以上地震引发的黄土震陷灾害,分析了黄土震陷灾害的破坏模式、发育特征及其形成条件.依据大量不同地区黄土的动三轴试验结果,比较分析了黄土震陷形成的物性指标的区域性变化规律,并进一步研究了震陷临界动应力的影响因素.研究显示,黄土地区的几次中强以上地震的极震区均有黄土震陷事例;黄土震陷的灾害模式可区分为振密型震陷、震陷型滑坡和液化型震陷,并由土性条件、地形地貌和地震动作用形式决定;孔隙比大于0.8时,黄土高原地区的黄土需要考虑不同含水量条件下的震陷性,而黄土高原地区东南部的河南、河北和晋东南地区的黄土则可根据缩限含水量判定其震陷性;临界动应力的大小由黄土的结构强度所主导,临界动应力比与含水量之间存在很好的幂函数关系.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2016(039)004【总页数】11页(P692-702)【关键词】场地震害;黄土震陷;历史地震;物性指标;临界动应力【作者】王强;邵生俊;王峻;张振中【作者单位】中国地震局兰州地震研究所,甘肃兰州730000;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;中国地震局兰州地震研究所,甘肃兰州730000;中国地震局兰州地震研究所,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P315.9场地震陷灾害是岩土地震工程研究领域的一项重要课题。
根据场地土类及其震陷形成机理的不同,场地震陷可区分为砂土和粉土液化、干砂震密、软土和黄土震陷。
其中,砂、粉土液化最早为人们所熟识,于1964年新泻地震和阿拉斯加地震后受到地震科研和工程技术人员的广泛关注,同时期我国1966年邢台地震、1975年海城地震和1976年唐山地震中出现的大量液化破坏事例对我国的砂、粉土液化问题研究也起到了极大的推动作用(Seed et al,2001;王刚,张建民,2007a)。
第六章、黄土的震陷性
第六章 黄土的震陷性1黄土震陷的概念2黄土震陷的影响因素 3黄土震陷曲线及震陷模型 4黄土场地的震陷评价 一、黄土震陷的基本概念H (N)H '-H (N)=ερ22-300-200-100010020030001234σ1d(kPa)ε(%)黄土震陷:从灾害学角度来讲,黄土震陷是指非饱和、低湿度的黄土在地震载荷作用下黄土场地产生的突然的附加沉陷。
表示方法:黄土震陷是用残余应变表示的,在等幅循环荷载作用下,黄土的动应力应变滞回曲线不但具有非线性和滞后性,还表现出明显的变形累积的特性,当动应力循环结束后,将产生明显的不能恢复的残余应变。
正弦波作用下残余应变的确定随机波作用下残余应变的确定05001000150020002500300035004000450005101520253035时间(s)码值00.10.20.30.405101520253035时间(s)轴向应变(%)00.050.10.150.25101520253035时间(s)轴向应变(%)黄土的震陷机理黄土震陷的产生条件:具有粒状架空接触结构的黄土,其内部存在着许多架空孔隙,由于骨架颗粒的传力刚度好,加之颗粒之间以点接触形式为主,连结强度低,这种结构即使土样受到均匀力的作用,土骨架中的应力都非均匀分布。
黄土主要由土颗粒和孔隙组成,而土颗粒本身刚度很大,相对来说是很难产生变形的,所以黄土震陷变形主要是黄土中孔隙度的相对变化。
黄土震陷的机理可以描述为:黄土的架空孔隙结构在地震作用下发生的崩溃性破坏。
强震陷性黄土均具架空孔隙结构,在这种结构中,土体中以中孔隙占主导地位。
二、黄土震陷的影响因素黄土的震陷性质是多因素综合作用的结果,除了结构性差异对其具有显著的控制作用外,其自身的物性因素也是重要的影响因素。
震陷多发生于全新世黄土和更新世马兰黄土中,其中含水量和孔隙比等物性因素对其震陷的发生发展具有重要影响。
另外,地震荷载形式及强度也是影响黄土震陷的一个重要因素。
不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究
t n o ae cnet ma e a l t m t a ao u neo y a c o eina dsi c u s ec r— i f t o t l r n pa i l ih s jr n e c nd nmi ch s s bi n ec t o w r ns l t h sci m i l f o n e mi s d i
DYNAM I S C HEAR TRENGTH S AND EI M I S S S C UBS DENCE I oF I NTACT LoES I S W TH DⅡ ERENT ATER F W CoNTENTS FRoM DYNAM I TRL XI C .
i a te s c lsr s :whi a ito fwa e o tn r ae a l si i th s v r n ri u n eo e .Lite i u l v rai n o trc ne tg e trt n p a t lmi a e mi o n e c n t m e h c y l f h tl n — l f e c a a ito fwae o tnto y a c fi t n a l . Th o g e e so n lss o e s c s b i e c n e h sv rai n o t r c n e n d n mi rc i nge o r u h r g s in a ay i f s imi u sd n e r c r e ,i i h we a e s c s b i e c e dst o sd r d i o le s ca sfc t n. u v s t s s o d t ts imi u sd n e n e o be c n i e e nt o s l si a i h i o Ke y wor I s ds _ s,Dy a c s e r sr n t  ̄e n mi h a te g h,S imi u sd n e,W a e o tn ,Dy a c tix a e t es cs b ie c trc n e t n mi ra ilt s
黄土显微结构特征与震陷性
下,会有崩散性,具有受力不稳定的特点,塑性变形 能力强。
凝块:粒径在 30~70 µm 左右,凝块大多数是由 于黏粒和少量的小粒度的粉粒在潮湿的,多雨的环境 下形成的,通常作用的化学键胶结力比较强,凝块颗 粒崩散能力弱。凝块大多产生的是弹性变形。 1.2 孔隙类型
黄土中存在各种各样的孔隙。根据孔隙的成因不 同,大体上可分为与骨架颗粒排列方式有关的大孔隙、 架空孔隙和粒间孔隙[5]。其中架空孔隙是由骨架颗粒 环绕,支架排列而形成的较大孔隙,其直径大于构成 孔隙的粉粒或集粒,根据电镜照片的研究,认为架空 孔隙最大可以达到 200 µm 左右[6-7]。由于构成架空孔 隙的骨架颗粒之间的连接点接触面积较小,所以当水 浸入削弱颗粒间的连接强度时,或在动应力作用下, 整个架空孔隙结构容易遭到破坏,产生塑性变形,是 造成湿陷和震陷的重要原因。而大孔隙和镶嵌形成的 孔隙(或粒间孔隙),其性质比较稳定,有可能发生错 动,但是不易发生破坏性变形。除此之外,由于黄土 中的胶结程度和天然含水率等在颗粒的形状及崩散能 力,即微结构的颗粒级配中也有所体现,未单独列出。
2 震陷的微结构特征参数
有关微结构的量化方法还不是很多,如文献[8]。 这里提出震陷的微结构特征量化参数如下。 2.1 颗粒的粒度级配
首先将微结构图像下的可观测颗粒粒径进行测 量,调好图像分析标尺(如调到 500 倍),在图中所取 图像视野范围内,随机测量出颗粒横向轴的粒径大小 标于图中(见图 10),取值时,集粒中由于颗粒较清 楚,易崩散,取单独的粉粒或黏粒,如图 1 中的颗粒 集合体;凝块则取完整的粒径,中间再不取;单独的 砂粒和粉粒必须取。在电镜放大倍数为 500~700 倍之 间,一般可取到 20~50 个数据左右,观察到最多的是 粉粒,尤其是 10~40 µm 之间的粉粒,此外还有黏粒 和凝块、粒径较大的砂粒等。将这几种颗粒在一张电 镜照片中尽可能多取,量好的数据进行统计分析。
黄土工程地质所有内容
黄土是地球上分布十分广泛且性质十分特殊的一种沉积物。
•《禹贡》(3000年前)有黄壤记载•莱伊尔1834年提出loess一词•奥布鲁切夫把风尘直接堆积起来的叫黄土或原生黄土、真正的黄土或纯粹的黄土,把风尘经流水再搬运而新沉积的叫次生黄土、再积黄土、黄土状土或黄土状岩石•刘东生:以风力搬运堆积未经过次生扰动的、无层理的、黄色粉质、高含碳酸盐并具有大孔隙的土状沉积物(以山西、陕西、甘肃等地黄土为代表)➢张宗祜:1、黄色为主;2、结构疏松,孔隙率高(>45%);3、以粉土颗粒为主,且常以粗粉砂颗粒为主;4、富含碳酸盐;5、具有湿陷性;6、容重较小,一般在1.5-1.6左右;7、成因可能为风成、洪积、坡积—洪积或坡积。
•可见,关于黄土的定义,可以说是中说纷纭,莫衷一是,仁者见仁,智者见智。
•我们将黄土分为两类,一类是狭义的黄土,即原生黄土,另一类是黄土状土•典型黄土是在干旱、半干旱气候条件下,形成于晚更新是和全新世的风尘堆积•典型黄土主要在末次冰期形成的,由于气候干旱寒冷,马兰黄土得以保存其典型特征。
全新世中期,由于气候比较暖湿,形成了黄土高原的黑垆土层(S0),他的性质比马兰黄土退化了很多,在黑垆土之上晚全新世的黄土,在工程上叫新近堆积黄土,具有特别强的湿陷性,保存了最多的风尘堆积特征•中更新世的黄土,上覆压力较大,气候比较湿润,成壤作用较强,架空孔隙多被破坏湿陷性很小或没有。
早更新世和新近纪的黄土已有相当成岩程度,也都是一般黄土,但这些一般黄土没有层理,不含杂质,所以他们不是黄土状土。
➢典型黄土特征•1、色淡灰黄;•2、以粉粒为主;•3、无层理;•4、性疏松、多大孔;•5、垂直节理发育,常形成垂直陡崖;•6、富含碳酸盐;•7、有湿陷性。
➢黄土状土•与黄土相似,但具有两个重要特征与黄土相区别•1、层理明显;•2、成分较杂,常夹有粘土、砂层和砾石层等;•这两个特征都是流水作业或静水条件下沉积的特征,所以黄土状土就和次生黄土或再生黄土成为同意语•我国地质学发展史分为两大阶段:古代阶段;现代阶段,后者可分为:•1、萌芽期(1840-1910年)指鸦片战争到辛亥革命这一时期•(莱伊尔、李希霍芬、奥布鲁切夫、维里士等)•2、草创时期(1911-1921年);从辛亥革命到中国地质学会成立•邝荣光的三张地图首次把黄土作为一个地层单元•3、成长时期(1922-1936年)从辛亥革命成立到抗日战争爆发•我国学者开始注意黄土的研究,如李学清等•4、动荡时期(1937-1949年)从抗日战争爆发到新中国成立•少数日本人进行研究•5、发展时期(1949年至今)目前,黄土工程地质已发展到一定程度,有众多通论及专论进行专门研究:•黄土地貌•黄土地层•黄土的物质成分•黄土的结构构造•黄土的物理性质•黄土的力学性质•黄土的湿陷性与震陷性•黄土力学•黄土边坡•黄土硐室•黄土地质环境等世界上的黄土主要分布在北半球的中纬度干旱及半干旱地带,南半球除南美洲一些国家和新西兰等外,其它地带很少有黄土分布➢我国是世界上黄土分布最广,地层最全,厚度最大的国家➢主要分布在北纬34°~41°、东经103°~114°的范围➢分布在秦岭、祁连山、昆仑山以北由新疆经甘肃、陕西、山西、河南西部、辽宁西部以致松辽平原,呈向南突出的弧形,包围在辽西、内蒙和甘肃的沙漠和内蒙的戈壁外围。
黄土地基工程地质问题及治理设计措施
黄土地基工程地质问题及治理设计措施关键词:黄土地基工程地质问题地基处理1.概论黄土地基的工程地质问题大部分是由于黄土的湿陷性造成的,所以研究黄土地基的工程地质问题主要是研究黄土的湿陷性。
湿陷性黄土在我国分布较广,处理不当,会造成无法继续施工或严重的工程事故。
湿陷性黄土的湿陷变形是影响地基稳定性的一个重要因素。
此外还有黄土的压缩性、地震液化等工程地质问题。
下面我们从黄土的湿陷性、地基承载特征入手,分析黄土湿陷变形的机理及其一般处理方法。
2.黄土地基的工程地质问题黄土地基的工程地质问题很多,它与一般地基的工程地质问题相比既有共性,又有特殊性。
主要而常见的工程地质问题主要有黄土的湿陷性、压缩性、地震液化。
2.1 湿陷性黄土湿陷性黄土孔隙率较大,又称大孔土。
其特点是在上覆土自重应力或在上覆土自重应力及附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。
黄土的湿陷过程,是土粒间充填物中能溶解物质被水溶解流失、颗粒间的粘结力降低、土粒彼此错位移动靠紧、土颗粒重新排列、土中孔隙减小、土体压密、体积减小的过程。
黄土的湿陷性十分复杂,与土层埋深、干密度及压力有着密切的关系。
2.2 黄土的压缩性黄土在天然为状态下,因其含水量低,一般具有较高的强度,沉陷量较小,其压缩性与普通的低压缩性粘性土没有多在的区别,但黄土的抗水能力很差,随压力和湿度的不同,黄土的湿陷性和压缩性可以互相转化。
有些浅层自重湿陷性黄土在近期浇灌条件下,含水量逐渐升高至使湿陷性减弱而压缩性增大,使之处于一种结构即将破坏的临界状态,微量增湿或不大的增压都会产生较大的变形。
2.3 地震液化黄土是一种高易损性的特殊土,在地震荷载作用下它极易产生液化、滑坡和震陷等灾害。
饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很大的液化势和流态破坏势。
当黄土层中的含水率较高时,在一定强度的地震作用下会发生液化或流动,它可引起建筑物地基的失稳,对人类生命和财产造成损害。
因此,预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,对于工程地基和土工结构物抗震设计中有效预防地震液化造成的危害是十分重要的[1]。
探究黄土湿陷性和结构性关系的研究综述
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(3), 626-632 Published Online May 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.125070探究黄土湿陷性和结构性关系的研究综述袁 野西京学院土木工程学院,陕西 西安收稿日期:2023年4月25日;录用日期:2023年5月15日;发布日期:2023年5月30日摘要 湿陷性是一种重要的力学性质,在黄土被淹后,它的发展速度和数量都非常大;对项目的建设造成了很大的影响。
造成黄土湿陷的主要因素是黄土的结构突发性断裂。
在此基础上,国内外学者在黄土的结构与湿陷方面进行了大量的探讨。
通过对黄土的结构强度的定义,结合前人的研究,将其与湿陷性结合,并结合其构造特征,对其特征进行了分析。
关键词黄土,土的结构性,土的湿陷性,结构强度,本构模型A Review of the Research on Exploring the Relationship between Loess Wet Depression and StructuralityYe YuanSchool of Civil Engineering, Xijing University, Xi’an ShaanxiReceived: Apr. 25th , 2023; accepted: May 15th , 2023; published: May 30th, 2023AbstractWetness is a powerful characteristic of loess. After the loess was flooded, it develops rapidly and has a large quantity, which has a severe impact on engineering construction. The main factor causing loess collapse is the sudden structural fracture of loess. On this basis, scholars at home and abroad have studied the structure of loess and the collapsibility was discussed. Based on the definition of structural strength of loess and previous studies, it is combined with collapsibility and its structural characteristics, its characteristics are analyzed.袁野KeywordsLoess, the Structure of Soil, Wetness of Soil, Structural Strength, Constitutive ModelCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言中国的湿陷性黄土地域广阔,在其区域内,因其湿陷引起的施工和施工灾害时有发生,给社会经济带来了极大的影响。
黄土震陷研究
黄土震陷研究
何光;朱鸿博
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】1990(12)6
【摘要】黄土与黄土类土广泛分布在我国西北、华北地区、这种土垂直节理发育,土的颗粒成分以粉土粒占大多数。
粘土粒结成薄膜,包裹着粉土粒,形成很松的排列,粘土薄膜起着支撑粉土粒的作用。
一旦土被浸湿,土骨架崩溃,不但产生大量变形,而且引起强度的大量损失。
有人认为,粘粒的胶结作用是由于浸水而遭破坏,解释为,黄土的崩解是剪切现象,是否产生崩解要看剪应力水平而定。
还有人指出,崩解是在高压力下产生的,而在低压力下浸湿时要发生膨胀作用。
也有用在临界的粒间接触处的反凝作用的机理来说明黄土崩解的。
【总页数】5页(P99-103)
【关键词】黄土;震陷;沉降;研究
【作者】何光;朱鸿博
【作者单位】合肥工业大学土木系;西安冶金建筑学院建工系
【正文语种】中文
【中图分类】TU444
【相关文献】
1.基于湿陷性和震陷性的黄土微结构 [J], 张豫川;羊群芳;张兴元;刘红玫
2.粉煤灰与动载耦合作用下黄土震陷试验研究 [J], 王峻;王谦;钟秀梅;王平;柴少峰
3.黄土震陷灾害典型震例的综合研究 [J], 张振中;张冬丽;刘红玫
4.黄土的湿陷、震陷与液化 [J], 杨润枝
5.黄土的湿陷和震陷 [J], 袁中夏;王兰民;王谦
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第六章 黄土的震陷性
1黄土震陷的概念
2黄土震陷的影响因素 3黄土震陷曲线及震陷模型 4黄土场地的震陷评价 一、黄土震陷的基本概念
H (N)
H '-H (N)=
ε
ρ
2
2
-300
-200-1000100
2003000
1
2
3
4σ
1d
(kPa)
ε(%)
黄土震陷:从灾害学角度来讲,黄土震陷是指非饱和、低湿度的黄土在地震载荷作用下黄土场地产生的突然的附加沉陷。
表示方法:黄土震陷是用残余应变表示的,在等幅循环荷载作用下,黄土的动应力应变滞回曲线不但具有非线性和滞后性,还表现出明显的变形累积的特性,当动应力循环结束后,将产生明显的不能恢复的残余应变。
正弦波作用下残余应变的确定
随机波作用下残余应变的确定
0500100015002000250030003500400045000
5
10
15
20
25
30
35
时间(s)
码值
00.1
0.2
0.3
0.4
05101520253035
时间(s)轴向应变(%)
00.05
0.1
0.15
0.2
5
10
15
20
25
30
35
时间(s)轴向应变(%)
黄土的震陷机理
黄土震陷的产生条件:具有粒状架空接触结构的黄土,其内部存在着许多架空孔隙,由于骨架颗粒的传力刚度好,加之颗粒之间以点接触形式为主,连结强度低,这种结构即使土样受到均匀力的作用,土骨架中的应力都非均匀分布。
黄土主要由土颗粒和孔隙组成,而土颗粒本身刚度很大,相对来说是很难产生变形的,所以黄土震陷变形主要是黄土中孔隙度的相对变化。
黄土震陷的机理可以描述为:黄土的架空孔隙结构在地震作用下发生的崩溃性破坏。
强震陷性黄土均具架空孔隙结构,在这种结构中,土体中以中孔隙占主导地位。
二、黄土震陷的影响因素
黄土的震陷性质是多因素综合作用的结果,除了结构性差异对其具有显著的控制作用外,其自身的物性因素也是重要的影响因素。
震陷多发生于全新世黄土和更新世马兰黄土中,其中含水量和孔隙比等物性因素对其震陷的发生发展具有重要影响。
另外,地震荷载形式及强度也是影响黄土震陷的一个重要因素。
含水量:动应力和水的作用对黄土的震陷变形具有相似的效应,含水量一定时,随着动应力的增大,震陷变形在增大;动应力一定时,随着含水量的增大,震陷变形增大。
对于干型黄土由于其结构强度,震陷变形与动应力表现为近直线的关系,对于湿型黄土及饱和黄土,震陷变形与动应力可以分段函数拟合表示,且临界动应力随含水量增加而降低。
孔隙比:据己有研究资料统计成果,黄土的孔隙比越大,其震陷性越高。
当黄土孔隙比小于0.75时,基本没有震陷性;
孔隙比大于0.75时,残余应变与孔隙比的关系与动应力大小有关,当动应力达到一定量值后,残余应变与孔隙比成非线性增长关系。
地震波的有效持时主要是通过强度包线的形状来控制的
以场地未来50年超越概率为10%的反应谱为目标谱 ,t2等于10s 、20s 和30s 进行地震动时程的合成
在同一动应力作用下,随着有效持时的增加,土体将产生更大的累积残余应变,并且,随着累积残余应变和动应力的增大,这种差异更加明显。
4随机地震波作用下黄土的强度特征
当地震波从基岩向上传播时,由于地表基岩面的差异变化较大,再加上上覆地层的层理性,地震波在土体中将产生大量的反射和折射,将使土体处于极其复杂的应力状态,地震荷载并不仅仅作用在大主应力方向,因此,试验时,考虑不同轴向与围压动荷载幅值比的影响, 控制条件:轴向和围压动荷载具有波形相同,相位相同
卓越频率的影响
卓越频率高的地震波,相同动应力下引起土体的残余变形较大 。
取残余应变达到一定值作为试样的强度标准,则遭遇低频成分为主地震波的土体具有更高的动强度。
有效持时的影响
固结比、含水量的影响
轴向和围压动荷载比值K 的影响
若取残余应变作为破坏的标准
当k 值较小接近于0时,对强度影响较小
k
曲线左移,强度增大
σdu
σdr d0σP
εσ0300
2001008.0
6.04.02.0kPa
d σ为起始动应力
dr
σ为临界动应力
du σ
为极限动应力
● 临界动应力可以作为判断黄土是否发生震陷的标准
● 一般取残余应变达到某一值如3%-5%所对应的动应力为极限动应力。
典型震陷曲线
● 典型黄土的震陷曲线基本满足幂函数的形式,通过震陷曲线拟合分析,可将震陷模型表
示为:
0r 00
(0)
(3
exp()
()
d d d d d du A B σσεσσσσ<<⎧
=⎨
<<⎩
其中A 与B 为曲线拟合参数 三、黄土场地的震陷评价 1震陷量的计算
基于分层总和法思想评价黄土震陷:按水平层状模型考虑黄土场地,采用一维计算模型,按分层总和思想计算黄土场地的震陷量,具体步骤如下:
根据钻探资料划分岩土剖面,将场地土层划分为若干层。
根据试验资料分层,设hi 为第i 分层厚度,分层总数为n 。
利用给定地震峰值加速度计算各层可能遭受的动剪应力,计算公式为:
ε
pi
由公式:
h
i
n
i pi
S ∑==
1
ε
计算黄土场地在垂向上的总震陷量S 。
2震陷的评价
根据震陷曲线计算每一层黄土的震陷系数——残余应变 计算场地总震陷量
目前在震害评价中关于震陷量的等级划分没有统一的规范,根据国家地震局《震害调查及地震损失评定工作指南》中,关于“地基基础破坏等级标准”规定来评定震陷灾害程度,将震陷量按以下等级标准划分:
ⅰ:S小于2cm时属基本完好地基;
ⅱ:S在2~4cm时属轻微破坏(轻微震陷);
ⅲ:S在4~8cm时属中等破坏(中等震陷);
ⅳ:S在8~40cm时属严重破坏(严重震陷);
ⅴ:S大于40cm时属失稳破坏区;。