钻孔预浸水法处理深厚湿陷性黄土地基试验研究
发布时间：2021-02-28 20:10
预浸水法是深厚湿陷性黄土地区采用的一种地基处理方式,具有施工操作简便、处理范围广和可有效消除处理范围内自重湿陷性的特性,对面积较大的浸水坑处理效果尤为明显。本文以传统预浸水法为基础,针对其浸水入渗过程缓慢、作用于深部地层所需时间较长和用水量过大等不足之处作出了改进,提出了一种改良的浸水方法—钻孔预浸水法;钻孔预浸水法是在浸水试坑底部钻井形成多个浸水井,通过对多个浸水井同时注水使入渗水可直接作用于预处理范围内的湿陷性黄土层。本文依托实际工程,采用计算模型推导、物理试验和有限元软件模拟验证的方法,对钻孔预浸水法处理深厚湿陷性黄土地基时浸水量和处理范围的可控性和处理效果作出评价。论文的主要研究成果如下:（1）建立了钻孔预浸水法处理湿陷性黄土地基时,采用矩形布井法浸水的浸湿饱和土体体积计算模型和所需用水量计算模型。（2）通过数值模拟软件研究了单浸水井随不同井深、井径和双井井间距与入渗时长的水分入渗规律和浸水影响范围。研究结果表明:浸水单井浸湿饱和区形状均为水滴状,浸湿饱和区水平向入渗范围稳定时长先于竖向入渗;不同浸水井深和井径的水分入渗稳定时长和浸湿影响范围随井深和井径的增大而增大;双井浸水时...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2黄土地基钻孔预浸水法浸水理论研究112.2.2相同时段不同方向渗流长度计算设t时段内沿不同方向的渗流长度如图2.1，图中A点为入渗点，AB为渗流水在t时段由点A入渗并沿水平方向的渗流长度xl，hAC为渗流水在t时段由点A入渗并沿竖直方向的渗流长度，DlA为渗流水在t时段由点A入渗并沿与竖直方向夹角为的任意方向的渗流长度。图2.1t时段内渗流长度示意图对水平方向AB（90），其达西定律表达式为：xxxxxxxkllkik（2.1）对竖直方向AC（0），有yyyyykhhkik/（2.2）对于与竖直夹角为的任意方向AD而言：cossinsincosyxxykkllkllkki（2.3）式中：xk、渗透系数。分别为水平向和竖直向yk根据上述分析表明，以入渗点为起点，同一矢量方向上各点的渗透速度保持定值，在水平方向xxk，在竖直方向yyk，在与竖直方向夹角为的任意方向cossinyxkk水在黄土孔隙中的流动速度与渗流速度有如下关系：nu（2.4）式中：u为水在土中渗流的实际流速；为达西渗透速度；n为土的孔隙率。则在时段为t的渗流计算模型内，水平方向、竖直方向和夹角为的任意方向的渗流长度表示如下：
西安科技大学硕士学位论文12tuxxtuhytul（2.5）式中：uuy分别为竖直方向和夹角为的任意方向的流速，显然有yx///uhuxult（2.6）将nuxx、nuyy和nu及式（2.1）、式（2.2）和式（2.3）代入式（2.6）经整理后有：yxyxyyxxkkkkkxkkkhl2sincoscossin22（2.7）2.2.3圆形浸水井浸湿土体积计算现场试验采用圆形浸水井，设圆形浸水井半径为1D，深度为z，在压力水头作用下，最大浸湿半径位于井底位置处设为D，浸水后的竖直向入渗深度为h，则浸湿土体过圆心的计算简图剖面形状如图2.2。图2.2圆形浸水井浸湿土体积剖面图假设浸湿土体在任意水平面上形状为圆形，设其直径为D，则D与1D有如下关系：sin21DlD（2.8）对式（2.8）两边平方可得：sin4sin4122212DDllD（2.9）其中z和l有如下关系：lzcos（2.10）由式（2.7）和式（2.10）可得：yxxyxyyxkkhkkxkxkkhkz2sincossin222（2.11）对式（2.10）求微分并整理后得：dkkhkkxkxkkhkdzyxxyxyyx22sin2cos22（2-12）
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂井浸水试验在黄土隧道地基湿陷变形评价中的应用研究[J]. 李骏,邵生俊,佘芳涛,王永鑫. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[2]长期浸水作用下重塑黄土渗透特性变化规律分析[J]. 邹锡云,许强,赵宽耀,杜鹏川,袁爽. 水利水电技术. 2019(10)
[3]垂直节理对黄土渗透性的影响研究[J]. 张风亮,罗扬,朱武卫,田鹏刚,周庚敏,刘栩豪,刘俊. 工业建筑. 2019(01)
[4]大西客专湿陷性黄土的大型浸水试验和路基处理方案研究[J]. 康宁,罗奇斌,郭乐,付新平,朱亮. 工业建筑. 2018(12)
[5]毛细管渗流模型在黄土渗透性中的应用探讨[J]. 洪勃,李喜安,王力,李林翠. 工程地质学报. 2018(05)
[6]干密度对黄土渗透系数的影响[J]. 马亚维,谌文武,毕骏,郭桂红,焦贵德. 岩土工程学报. 2018(S1)
[7]考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟[J]. 何玲丽,田东方. 水利水运工程学报. 2017(04)
[8]深层浸水处理大厚度自重湿陷性黄土地基的试验研究[J]. 陈明明. 科学技术创新. 2017(19)
[9]黄土湿陷对渗透系数影响的试验研究[J]. 李喜安,洪勃,李林翠,王力. 中国公路学报. 2017(06)
[10]原状与重塑黄土冻融过程渗透特性对比试验研究[J]. 许健,王掌权,任建威,袁俊. 工程地质学报. 2017(02)
本文编号：3056390
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2黄土地基钻孔预浸水法浸水理论研究112.2.2相同时段不同方向渗流长度计算设t时段内沿不同方向的渗流长度如图2.1，图中A点为入渗点，AB为渗流水在t时段由点A入渗并沿水平方向的渗流长度xl，hAC为渗流水在t时段由点A入渗并沿竖直方向的渗流长度，DlA为渗流水在t时段由点A入渗并沿与竖直方向夹角为的任意方向的渗流长度。图2.1t时段内渗流长度示意图对水平方向AB（90），其达西定律表达式为：xxxxxxxkllkik（2.1）对竖直方向AC（0），有yyyyykhhkik/（2.2）对于与竖直夹角为的任意方向AD而言：cossinsincosyxxykkllkllkki（2.3）式中：xk、渗透系数。分别为水平向和竖直向yk根据上述分析表明，以入渗点为起点，同一矢量方向上各点的渗透速度保持定值，在水平方向xxk，在竖直方向yyk，在与竖直方向夹角为的任意方向cossinyxkk水在黄土孔隙中的流动速度与渗流速度有如下关系：nu（2.4）式中：u为水在土中渗流的实际流速；为达西渗透速度；n为土的孔隙率。则在时段为t的渗流计算模型内，水平方向、竖直方向和夹角为的任意方向的渗流长度表示如下：
西安科技大学硕士学位论文12tuxxtuhytul（2.5）式中：uuy分别为竖直方向和夹角为的任意方向的流速，显然有yx///uhuxult（2.6）将nuxx、nuyy和nu及式（2.1）、式（2.2）和式（2.3）代入式（2.6）经整理后有：yxyxyyxxkkkkkxkkkhl2sincoscossin22（2.7）2.2.3圆形浸水井浸湿土体积计算现场试验采用圆形浸水井，设圆形浸水井半径为1D，深度为z，在压力水头作用下，最大浸湿半径位于井底位置处设为D，浸水后的竖直向入渗深度为h，则浸湿土体过圆心的计算简图剖面形状如图2.2。图2.2圆形浸水井浸湿土体积剖面图假设浸湿土体在任意水平面上形状为圆形，设其直径为D，则D与1D有如下关系：sin21DlD（2.8）对式（2.8）两边平方可得：sin4sin4122212DDllD（2.9）其中z和l有如下关系：lzcos（2.10）由式（2.7）和式（2.10）可得：yxxyxyyxkkhkkxkxkkhkz2sincossin222（2.11）对式（2.10）求微分并整理后得：dkkhkkxkxkkhkdzyxxyxyyx22sin2cos22（2-12）
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂井浸水试验在黄土隧道地基湿陷变形评价中的应用研究[J]. 李骏,邵生俊,佘芳涛,王永鑫. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[2]长期浸水作用下重塑黄土渗透特性变化规律分析[J]. 邹锡云,许强,赵宽耀,杜鹏川,袁爽. 水利水电技术. 2019(10)
[3]垂直节理对黄土渗透性的影响研究[J]. 张风亮,罗扬,朱武卫,田鹏刚,周庚敏,刘栩豪,刘俊. 工业建筑. 2019(01)
[4]大西客专湿陷性黄土的大型浸水试验和路基处理方案研究[J]. 康宁,罗奇斌,郭乐,付新平,朱亮. 工业建筑. 2018(12)
[5]毛细管渗流模型在黄土渗透性中的应用探讨[J]. 洪勃,李喜安,王力,李林翠. 工程地质学报. 2018(05)
[6]干密度对黄土渗透系数的影响[J]. 马亚维,谌文武,毕骏,郭桂红,焦贵德. 岩土工程学报. 2018(S1)
[7]考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟[J]. 何玲丽,田东方. 水利水运工程学报. 2017(04)
[8]深层浸水处理大厚度自重湿陷性黄土地基的试验研究[J]. 陈明明. 科学技术创新. 2017(19)
[9]黄土湿陷对渗透系数影响的试验研究[J]. 李喜安,洪勃,李林翠,王力. 中国公路学报. 2017(06)
[10]原状与重塑黄土冻融过程渗透特性对比试验研究[J]. 许健,王掌权,任建威,袁俊. 工程地质学报. 2017(02)
本文编号：3056390
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