研究水分含量的影响抗剪强度指数和Drying-Wetting周期淤泥在约旦河西岸的青海湖

文摘

本文沿着青海湖西岸高速公路工程实例为研究背景,和典型的“水生草原”淤泥在约旦河西岸的青海湖是作为研究对象。通过岩土测试、wet-dry循环测试和直接剪切试验,含水率的影响和wet-dry周期对粉土的抗剪强度及其指标进行了研究。结果表明,剪切强度指数c和φ未改性淤泥的先增加,然后下降随着含水量的增加,和抗剪强度的最优含水率约为30%。的值c,φ,重塑粉土的抗剪强度降低的增加湿润和干燥周期。周期超过5倍时,水分含量没有影响抗剪强度。

1。介绍

作为一个重要的工具来促进区域经济的发展,旅游、运输、和其他产业和民生,高速公路的建设尤为重要。为了考虑到地理位置和施工工艺的需要,许多重要的高速公路和铁路项目是建立在摇摇欲坠的地基土。以青海湖周围的高速公路项目为例,高速公路的路基必须建立在“水草甸”承载力低,压缩性高。然而,高速公路的路基加固深厚层软土建在有严重的变形问题,这不仅会影响稳定性的基础也在严重的情况下影响车辆的安全通行。

国内外学者们认为是含水量和干湿循环的影响在不同的岩石和土壤。例如,彭et al。1),雷蒙德和黄2),华和阴3,4周],et al。5李,et al。6),和黄等。7)先后研究了含水量对凝聚力的影响C,内摩擦角,通过不同的实验手段和力量的土壤。刘等人。8),唐et al。9),Du et al。10),邓et al。11- - - - - -13),刘等人。14江,et al。15吴,et al。16]研究了云南红土和TGR区域(三峡水库地区)等各种方法三轴试验和直剪试验。大量的研究表明,水分含量和drying-wetting周期有很大的影响的主要力学指标和强度的岩石和土壤,这将导致机械指标的恶化和减少强度的岩石和土壤。姚明et al。(17),花岗岩的基础上,研究了压力对非饱和土的土壤保水曲线和地面沉降的预测。Zhang et al。18- - - - - -20.]研究路面路基的弹性行为在冻融循环下,循环负载测试饱和路基土壤,土壤水分特征曲线的不饱和粘土路堤在中国南部和提出相应的理论。

大量研究的基础上,本文以典型的淤泥层“水生草原”在约旦河西岸的青海湖为研究对象,分析和研究了淤泥层的抗剪强度及指标“水生草原”受含水量的变化和湿和干燥周期的影响,通过实验方法。

2。工程项目简介

近年来,随着中国建筑的“带和道路倡议”,各种关键基础设施的建设西部地区蓬勃发展。

青海湖流域的平均海拔是3000米,属于半干燥的气候。年平均温度约为1.5°C,年日照时数2980小时,年降水量约400毫米,年蒸发约1581.75毫米,形成一个季节性的气候条件drying-wetting周期。此外,有一个大面积的不断发展水生草原西部海域的青海湖盆地,主要由粉土和粉质粘土,包括loose-slightly致密角砾岩和腐殖质。这水生草原属于典型的软土地区糟糕。水生草原的形成源于附近的青海湖,泉水在山坡上的发展和糟糕的路面排水在一些地区,导致长期积水。此外,这种复杂的环境条件与丰富的地下水,当地积水,drying-wetting周期气候会影响水生植物在不同程度的岩土工程特征。然而,作者总结了现有研究成果和发现,典型的有研究成果相对较少坏软土在青海湖盆地,以及理论研究含水量变化的影响和drying-wetting周期“水草甸”是不够的。

图1显示部分的位置需要地基加固。主要的地表水系统的强化区域项目Chahannuo河沿岸,它是一个高原。河流通常从北到南,汛期最高每年都从6月中旬到9月。此外,河水主要提供暴风雨和雪山融化的水,持有的典型特征的突然上升和下降的河流上游山区。此外,项目的加固区域位于三角地带,躲了起来,这有利于地表水的集合。地区地区一年四季都有积水,形成大面积的沼泽,显示“水草原。”

基岩土的“水草甸”项目强化区域主要是淤泥,卵石土,和风化花岗闪长岩与丰富的地下水淹没了很长一段时间。暴露的软土层厚度表面的地盘是1∼3 m。粉砂土层3∼8米厚,分布在下部软土的地盘。棕色灰色,柔软的塑料,和湿饱和,密度高,主要组件是粘土和淤泥,层理特征并不明显。卵石层灰色和灰色,大密度和湿饱和状态。粒子成分:5%的粒子大于20毫米,45 - 50%的粒子在2 - 20毫米,和35 - 45%的粒子0.075至2毫米。其余的满是粉粘土。此外,粒子是圆形,近圆形的,最大直径30毫米和一般男童毫米直径。他们主要是由砂岩和花岗岩,劣质粮食等级。

3所示。研究水分对粉土的抗剪强度的影响

3.1。实验信息

结合工程勘察数据,地下水的影响在水中的泥沙草地研究了岩土试验和直接剪切试验。根据工程的调查数据,淤泥层的含水量在15%和30%之间的字段是在调查期间,和非主要汛期执行调查工作。

现场原状土被水浸泡在模拟土壤含水量的变化后“水草甸”玫瑰在洪水季节,土壤并没有改变,除了通过添加水。浸泡土壤不同状态后,使用环刀样的土壤样本,使多个组不同的干燥和潮湿度相同的条件下。准备至少4组(3 /组)的土壤样品相同的干燥和湿润度,其中两组测量土样的含水量岩土试验和两组测量土样的抗剪强度指标的直接剪切试验。测试过程如图2和3。

3.2。测试数据分析

抗剪强度指标之间的关系和含水量的土壤样本在每个小组绘制如图4和5。当主应力σ100 kPa和200 kPa,土的抗剪强度与含水量之间的关系绘制如图6和7。

图4表明,凝聚力之间的关系曲线c和水分土壤样本的内容不定期改变。当含水量在20% - -45%的范围,凝聚力含水量分为两个部分。当含水量≤20% - -45%,凝聚力增加线性随着含水量的增加,和增加很大;当含水量≥20% - -45%,与含水量的增加凝聚力降低,但下降并不重要。因此,根据上面的分析规则,消除离散样本数据;当含水量在20% - -45%的范围,凝聚力的最大值c大约是26个kPa,和相应的最优含水量约为32% - -34%。

图5表明,内摩擦角之间的关系φ和含水量的土壤样本显示了增加或减少的趋势。内摩擦角之间的关系φ和水的内容有两个峰值在20%和45%之间;第一个是在=和第二个是30% - -31%= 37% - -39%。然而,当含水量≤30% - -31%,内摩擦角随含水量的增加,这大约是线性的。当≤30%≤37%,含水量的增加,内摩擦角降低首先然后略有增加。当≥39%,内摩擦角随着含水量的增加下降。当≤20%≤45%,内摩擦角的最大值φ是27°;同时,最优含水率约为30% - -31%。

数据6和7表明,当主应力是100 kPa和200 kPa,分别抗剪强度之间的关系和水泥沙含量的变化趋势基本上是一致的内摩擦角。两个曲线的峰值= 30% - -31%,分别= 37% -39%。当水分含量≤30% - -31%,土壤的抗剪强度随含水量的增加。当≤30%≤37%,随着水含量的增加,抗剪强度降低,然后略有增加。当≥39%,抗剪强度随含水量的增加下降。当≤20%最优含水量≤45%,大约是30% - -31%。

根据上述测试数据和分析结果,加强水的草地时,抗剪强度指标可以提高通过监测土壤的含水量。检查含水率在30%左右时,淤泥土可以获得相对较好的抗剪强度。此外,由于水分含量有很大的影响在淤泥土的抗剪强度指标,土壤的恶化机械指标应考虑工程设计和计算的长期变形的草地。

4所示。研究干湿循环对粉土的抗剪强度的影响

4.1。实验信息

模拟drying-wetting周期状态的泥沙水生草土引起的季节性变化,保证土壤样品的均匀性,土壤系统制成重塑土。磨碎和研磨后土壤,水是补充道,然后改造过程进行了混合均匀后,如图8和9。重塑土的干湿交替处理1∼7次,干燥土壤和湿土壤样本在每个周期中,此外,干土样的含水率控制在25%∼28%和湿土样被控制在44%∼46%,分别。的土壤样品1、2、3、5和7次干湿交替受到岩土试验和直接剪切试验,土壤湿度和测试样品的条件不少于2组(3 /组)。

4.2。测试数据分析

情节土壤抗剪强度指标的每个周期数,如图10和11。

图10显示,c淤泥层在水中草甸随drying-wetting周期的数量的增加,降低是更大的在前三周期。然而,三个周期后,凝聚力仍然基本上保持不变。干土的凝聚力(含水量25% - -28%)的初始状态远远高于湿土壤(含水量在44% - -46%),这大约是16个kPa和8.5 kPa,分别。干土的凝聚力的前两个周期大于湿土壤。第三个周期后,干燥的土壤和湿土的凝聚力是大约5.7 kPa和5.0 kPa,分别相对较近。第七个周期,干土的凝聚力和潮湿土壤,大约是4.0 kPa,基本上是没有区别的干土和湿土的凝聚力。

图11表明,内摩擦角φ淤泥层在水中草甸随湿和干燥的循环次数的增加,和内摩擦角值略有波动前两个周期,降低,然后增加。两个周期后,内摩擦角降低大约线性周期的数量。前三周期,干土的内摩擦角(含水量在25%和28%之间)大于湿土壤(含水量在44%到46%之间),干土的内摩擦角和湿土壤在初始阶段大约23°和16.8°,分别和最大内摩擦角(第二个周期)的干燥土壤和wet-dry 24°和20.7°,分别。五drying-wetting周期之后,干土的内摩擦角和湿土约15.5°15°,分别,这是接近对方。当循环达到7次,干土的内摩擦角和潮湿土壤,大约11.2°之间的凝聚力和几乎没有差异干燥土壤和湿土壤。

主应力分为100 kpa, 200 kpa和300 kpa,改变线路图的干土的抗剪强度和湿土在不同周期和相应的干湿循环时间,如图12。

图12表明,水的淤泥层的抗剪强度草甸不同主应力状态下达到最大值在第二周期,然后逐渐减少的数量的增加drying-wetting周期。前三周期,干土的抗剪强度总是高于湿土壤。此外,与主应力的增加,干土的抗剪强度大于湿土壤。在初始状态,当校长强调100 kPa, 200 kPa,和300 kPa,分别干土的抗剪强度是1.1倍,1.21倍和1.27倍,湿土壤。当循环达到3次,干土和湿土壤的抗剪强度比率是1.17倍,1.19倍和1.2倍。当循环达到5次,干土和湿土壤的抗剪强度比率大约是相同的,没有干土和湿土壤的区别。

根据上述分析,drying-wetting周期有重要影响粉砂土的抗剪强度和索引水草甸和drying-wetting周期将导致恶化的粉砂土的内聚力和内摩擦角。然而,当周期超过5次,干和湿土的抗剪强度和索引大约是相同的,没有干土和湿土壤的区别。实验表明,在工程实践中,首次减少排水的方法可以提高土壤的强度。然而,经过多次的“减少drainage-hardening-water storage-infiltration,“土壤的含水量仍在减少,土壤的强度并不是显著改善。

5。结论

本研究调查的影响,水分含量和drying-wetting周期在粉土的抗剪强度指标在约旦河西岸的青海湖和本研究的主要结论可以合成如下:(1)通过测量剪切强度指数不同含水量的淤泥样品,发现当淤泥的含水量≤32% - -34%,土壤凝聚力增加随着含水量的增加。与此同时,当≥32% - -34%,凝聚力随含水量的增加而减小。此外,内摩擦角之间的关系和淤泥的含水量增加首先然后减少。然而,当≤32% - -34%,内摩擦角随含水量的增加。然而,当≤32%≤34%,内摩擦角降低,然后增加随着含水量的增加。然而,当≥39%,内摩擦角随着含水量的增加下降。然而,当含水量位于20% - -45%的范围,相对应的最优含水率凝聚力大约是32% - -34%。此外,相对应的最优含水率内摩擦角和剪切强度约为30% - -31%。(2)通过drying-wetting循环处理和粉土重塑土的直接剪切试验,试验结果表明,drying-wetting周期有很大的影响在淤泥土的抗剪强度和索引水草甸,和凝聚力,内摩擦角,粉土的抗剪强度会逐渐减少或倾向于稳定增加的数量drying-wetting周期。然而,在前三个周期,干土的抗剪强度指数大于湿土壤。此外,当循环5次以上,土壤含水量没有影响抗剪强度指数,和干和湿土的索引大约相同。(3)当水生草的土地长期积水,粉砂土层的剪切强度可以提高水的草地监测土壤的含水量。此外,土壤的含水量控制在30%左右,和粉砂土层可以获得相对较好的抗剪强度。然而,当土的长期强度和变形计算,有必要考虑含水量变化的影响抗剪强度指标的恶化。(4)当水草甸在drying-wetting循环很长一段时间,减少土壤含水量降低排水方法可能不发挥作用在提高土壤的抗剪强度或效果不明显。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持的中国省级和部级基金(2021 - sf - 168)。

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