岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 519-527.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0662

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深层振动密实对湿陷性黄土层水平应力变化的影响

高常辉1, 2,杜广印1, 2,刘松玉1, 2,庄仲旬1, 2,杨泳3,何欢1, 2   

  1. 1. 东南大学 交通学院,江苏 南京 211189; 2. 东南大学 江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室,江苏 南京 211189; 3. 江苏盛泰建设工程有限公司,江苏 连云港 222000
  • 收稿日期:2021-04-30 修回日期:2021-10-20 出版日期:2022-02-11 发布日期:2022-02-22
  • 通讯作者: 杜广印,男,1964年生,博士,教授,主要从事特殊地基处理技术和岩土工程原位测试技术等方面的研究。E-mail: guangyin@seu.edu.cn E-mail:230189660@seu.edu.cn
  • 作者简介:高常辉,男,1992年生,博士研究生,主要从事特殊地基处理技术方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 41977241);东南大学优秀博士培育基金(No. YBPY1981)

Influence of deep vibratory compaction on the horizontal stress change of collapsible loess

GAO Chang-hui1, 2, DU Guang-yin1, 2, LIU Song-yu1, 2, ZHUANG Zhong-xun1, 2, YANG Yong3, HE Huan1, 2   

  1. 1. School of Transportation, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Urban Underground Engineering and Environmental Safety, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China; 3. Jiangsu Shengtai Construction Engineering Co., Ltd., Lianyungang, Jiangsu 222000, China
  • Received:2021-04-30 Revised:2021-10-20 Online:2022-02-11 Published:2022-02-22
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41977241) and the Scientific Research Foundation of Graduate School of Southeast University (YBPY1981).

摘要: 深层垂直振动不仅会增加土体刚度,还会增加其水平有效应力。结合深层振动密实技术在我国西北地区处理湿陷性黄土地基的首次实践,探讨了深层振动密实对湿陷性黄土地基土层水平应力变化的影响,同时揭示了湿陷性黄土振动密实的机制。现场试验结果表明,处理深度范围内(–8 m)土层的锥尖阻力和侧壁阻力平均提高了2倍以上,摩阻比增加了20%~50%。–3 m以上范围内土层的侧壁阻力比值较大,且对应较高的水平应力变化值( ),土层水平应力增加显著。深度–3~–7 m范围内土层的侧壁阻力比保持在4左右,对应 值在3~4之间。–7 m以下土层的 值逐渐减小并趋于1。水平应力变化受土层侧壁阻力比的影响较大,受有效内摩擦角的影响小。分析认为,水平应力的增加,导致土层产生“预固结”效应,在微观上表现为黄土由疏松多孔的粒状结构趋向于镶嵌结构,以架空孔隙为主导的大孔隙或消失或演变为镶嵌孔隙等小孔隙,土体逐渐变得密实。

关键词: 深层振动密实, 水平应力, 湿陷性黄土, 振杆密实法, 预固结

Abstract: Compaction by deep vertical vibration increases not only the soil stiffness but also the horizontal effective stress. Based on the first practice of deep vibratory compaction in the treatment of collapsible loess foundation in northwest China, this paper discusses the influence of deep vibration compaction on the change of horizontal stress of collapsible loess and reveals the mechanism of compaction of collapsible loess by vibration. The results obtained from the field test showed that the cone stress and the sleeve resistance of the soil increased by more than 2 times within the treatment depth (–8 m), and the friction ratio increased by 20%–50%. The value of the sleeve resistance ratio was relatively large above –3 m depth, and corresponding to a higher horizontal stress change ( ), indicating an increase of horizontal stress after compaction. At the depth from –3 m to –7 m, the sleeve resistance ratio was maintained at about 4, and the corresponding was between 3 and 4. The value of the soil below –7 m gradually decreased and became close to 1. The horizontal stress change was greatly affected by the sleeve resistance ratio but was less affected by the effective friction angle. The increase of horizontal stress caused the “pre-consolidation” effect of the soil, which was manifested in the microscopic view that loess changed from a granular structure to a mosaic structure. The large pores dominated by trellis pores disappeared or evolved into small pores such as mosaic pores, and the soil layer gradually became dense.

Key words: deep vibratory compaction, horizontal stress, collapsible loess, vibratory probe compaction method, pre-consolidation

中图分类号: 

  • U 472.1
[1] 朱彦鹏, 杜晓启, 杨校辉, 栗慧王君, . 挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土地区综合 管廊地基及其工后浸水试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2914-2924.
[2] 张 波, 李 垚, 杨学英, 朱飘扬, 朱春帝, 刘子豪, 刘文杰, 罗志恒, . 一种用于水压致裂试验的水压供给装置研制及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 2022-2028.
[3] 邓洋洋,陈从新,夏开宗,付 华,孙朝燚,宋许根, . 地下采矿引起的程潮铁矿东区地表变形规律研究[J]. , 2018, 39(9): 3385-3394.
[4] 王 进,朱泽奇,陈 健,付晓东,房 强, . 海相沉积软土的自钻式旁压试验及原位力学特性[J]. , 2017, 38(S1): 195-202.
[5] 王 晓,文志杰,MIKAEL Rinne,沈宝堂,谢 军,. 非均布荷载作用下煤岩力学强度特性试验研究[J]. , 2017, 38(3): 723-730.
[6] 安 鹏,张爱军,邢义川,倪万魁,张 博,. 伊犁深厚湿陷性黄土浸水入渗及沉降变形特征分析[J]. , 2017, 38(2): 557-564.
[7] 牛亚强 ,王 旭 ,郑 静 ,蒋代军 ,刘德仁 ,蒋鹏程 , . 侧向约束防渗路基新结构防渗效果试验研究[J]. , 2015, 36(S2): 252-258.
[8] 黄雪峰 ,杨校辉 ,殷 鹤 ,刘自龙 ,周俊鹏,. 湿陷性黄土场地湿陷下限深度与桩基中性点位置关系研究[J]. , 2015, 36(S2): 296-302.
[9] 梅 源 ,胡长明 ,魏弋峰 ,张文萃 ,袁一力 ,王雪艳 , . Q2、Q3黄土深堑中高填方地基变形规律离心模型试验研究[J]. , 2015, 36(12): 3473-3481.
[10] 王端端,周志军,吕彦达,魏 进. 湿陷性黄土中成孔方式对桩基承载力影响试验研究[J]. , 2015, 36(10): 2927-2933.
[11] 姚志华 ,黄雪峰 , 陈正汉 ,方祥位 ,苗强强 ,张江水,. 关于黄土湿陷性评价和剩余湿陷量的新认识[J]. , 2014, 35(4): 998-1006.
[12] 邵生俊,杨春鸣,马秀婷,陆 斯. 黄土的独立物性指标及其与湿陷性参数的相关性分析[J]. , 2013, 34(S2): 27-34.
[13] 黄雪峰 ,杨校辉,. 湿陷性黄土现场浸水试验研究进展[J]. , 2013, 34(S2): 222-228.
[14] 王小军 ,王文笛 ,李 明 ,魏永梁 ,杨印海 ,屈耀辉,. Ⅳ级自重湿陷性黄土区客运专线铁路路堤处理地基的现场试验研究[J]. , 2013, 34(S2): 318-324.
[15] 张世径 ,黄雪峰 ,朱彦鹏 ,杨校辉 ,姚志华 . 大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和剩余湿陷量问题的合理控制[J]. , 2013, 34(S2): 344-350.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .