摘要
湿陷性是黄土众多工程性质中不可忽视的一个重要性质，这种性质给深厚湿陷性黄土地区的各类建筑物带来很大的安全隐患。因此深入研究湿陷性黄土地区的湿陷变形特性以及湿陷性评价方法，是顺应如今西部黄土高原地区快速发展的重要举措。基于此，本文在中兰铁路靖远北站附近选取典型深厚黄土场地，通过大量的室内试验以及现场试坑浸水试验，着重研究了深厚黄土场地的各项工程特性、浸水后的湿陷变形特性以及湿陷性评价方法。本文开展的主要工作及取得的主要成果如下： (1)通过天然密度试验、渗透试验、湿陷试验等一系列室内试验，测试了深厚黄土场地黄土的物理特性、力学特性、水理特性和湿陷特性。其中试验场地黄土的天然含水率在4.6~16.5%之间，天然密度在1.44~1.57g/cm3之间，压缩模量在3.79~17.24MPa之间，湿陷系数在0.002~0.081之间，自重湿陷系数在0.018~0.086之间。 (2)基于为期166d的现场试坑浸水试验，着重探究了深厚黄土场地浸水后的地表、深部土层的湿陷变形规律以及地表裂缝的发育特征。试验结果表明：浸水试坑中心处的地表沉降量最大，为2.77m；试验场地受浸水影响的最大水平范围为距浸水试坑边缘28m左右；根据地表沉降变形规律，可将试验场地分为浸水湿陷区、显著湿陷区、轻微湿陷区和非湿陷区四个区域，其中浸水湿陷区（试坑浸水范围）和显著湿陷区（距浸水试坑边缘0~16m）地表沉降较大，轻微湿陷区（距浸水试坑边缘16~28m）的地表沉降较小；地表和深部土层的沉降速率随浸水时间都呈现先增加后减小的变化，因此可将沉降过程分为加速沉降段、减速沉降段和匀速沉降段，离浸水试坑越近、或土层深度越浅的黄土，加速沉降段的历时越短；试验场地的地表裂缝呈环状逐渐向外扩散，靠近浸水试坑边缘的裂缝分布集中、发育程度好，而距浸水试坑边缘较远的裂缝则分布稀疏且多为微裂缝；单一地表裂缝的发育规律为先迅速发育，后呈现逐渐闭合的趋势。 (3)以室内试验和现场试坑浸水试验结果为基础，对深厚黄土场地的湿陷性评价方法进行研究，主要成果如下： ①根据《湿陷性黄土地区建筑标准》对试验场地黄土进行湿陷性评价，可见试验场地所有深度的黄土均具有湿陷性，其中20~30m深度黄土的湿陷程度强烈。试验场地的自重湿陷量计算值为2.543m，湿陷量计算值为2.354m，自重湿陷量实测值为2.334m，该场地为Ⅳ级自重湿陷性黄土场地； ②根据浸水试验结果计算试验场地不同深度土层的实测自重湿陷系数，并与室内试验得到的自重湿陷系数进行对比，发现黄土实测自重湿陷系数和自重湿陷系数沿土层深度的变化规律相差较大，因此建议在计算土层自重湿陷量时引入深度修正系数，对不同深度土层的湿陷性进行分层评价； ③分析了黄土各种物理力学指标与湿陷系数之间的关系，其中孔隙比、孔隙率、压缩模量与黄土湿陷系数呈正相关，天然含水率、天然密度、饱和度、干密度、饱和密度与黄土湿陷系数呈负相关。与黄土湿陷系数相关程度最好的指标是饱和度、天然含水率和天然密度。通过建立黄土湿陷系数与天然含水率和天然密度的二元线性回归方程模型，提出了基于物性指标的湿陷性评价方法； ④在试验场地开展双桥静力触探试验，发现锥头阻力和侧壁阻力沿土层深度有良好的线性分布。通过建立静力触探参数与黄土湿陷系数的联系，提出了基于静力触探试验的黄土地层湿陷性的快速评价方法，在原位测试技术评价黄土湿陷性方面做出了有益的探索。
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