钱塘江冲海积粉土工程特性试验研究

论文摘要

杭州的发展已由“西湖时代”跨向“钱塘江时代”,钱塘江冲海积粉土已成为城市发展建设中普遍遇到的土类。粉土是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡类型土,工程性质既与砂性土不同又与黏性土有较大区别。本文通过工程地质调查研究、室内试验研究和自行研制开发粉土抗渗强度测定设备等方法,对钱塘江冲海积粉土工程特性开展研究,主要工作有以下几个方面。一、钱塘江冲海积粉土地质特征研究。根据杭州钱塘江两岸几十项工程近千个钻孔的试验成果,从地质成因着手分别归纳出下沙区、钱江新城、滨江区三个研究区冲海积粉土层典型地质剖面。通过统计分析,研究其颗粒组成特征及基本物理力学性质。冲海积粉土层以砂质粉土为主,呈“高粉性、低黏性”的地区特点,在地下水动水压力作用下极易产生渗透破坏。二、钱塘江冲海积粉土土水体系特性试验研究。通过对钱塘江冲海积粉土的x衍射试验和扫描电镜试验,研究钱塘江冲海积粉土矿物成份和微观结构特征。通过对不同粉粒、砂粒、黏粒比例土样的液塑限联合测定试验,研究圆锥在三个不同下沉深度范围（3-4mm,7-9 mm,15-17 mm）的下滑情况,圆锥下沉量与含水率关系。常规的液限和塑限不能代表粉土的塑性特征。结合近百个粉土和粉质黏土密度计法测定的试验结果,提出粉土分类定名的几点建议。三、钱塘江冲海积粉土剪胀特性试验研究。通过三轴固结不排水CU和固结排水CD试验,研究钱塘江冲海积饱和粉土的应力应变性状和剪胀特性。在对钱塘江饱和粉土三轴试验研究的基础上,采用常规三轴仪,通过对不同饱和度系列粉土的固结排水CD试验,研究钱塘江冲海积非饱和粉土的应力应变性状和剪胀特性。钱塘江冲海积粉土的剪切破坏要经历一个大的变形过程,固结排水剪切过程的应力应变性状可分为四个阶段。取应变继续而没有进一步体积变化的临界状态做破坏标准,确定粉土排水剪切强度指标较合理。四、钱塘江冲海积粉土渗透特性试验研究。采用改进的常水头试验方法,研究了钱塘江冲海积粉土渗透规律。对钱塘江两岸下沙区,钱江新城,滨江区三个研究区30余项工程变水头试验结果进行统计分析,结合典型工程现场抽水试验结果,研究具微层理构造的钱塘江冲海积粉土层的渗透特性,提出钱塘江冲海积粉土渗透性指标。五、自行研制开发粉土抗渗强度测定设备。针对目前还没有合适的室内试验仪器测试粉土抗渗强度的现状,从试样极限平衡状态出发,对土体进行受力分析,研制粉土抗渗强度测定设备,研究解决粉土饱和难问题的试验方法。设计变水头装置和透明接水容器,保证粉土抗渗强度测定的可靠性和准确性。多个渗透容器并联成多套装置,可实现多个样本同时测定。六、钱塘江冲海积粉土渗透稳定特性试验研究。采用自行研制的粉土抗渗强度测定设备,对五种典型钱塘江冲海积粉土样本进行了渗透稳定特性试验,对微层理原状样进行了渗透稳定各向异性试验,对设置尼龙滤网土工布抗渗层进行了渗透稳定特性试验。研究钱塘江冲海积粉土渗透破坏机理,并提出相应的工程防治措施。为粉土地基渗透破坏的防控提供依据,为工程建设引起的地质灾害防治打下良好的基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 钱塘江冲海积粉土地质背景
• 1.1.2 钱塘江两岸地下工程建设面临的主要问题
• 1.1.3 研究对浙江经济、社会发展的意义
• 1.2 粉土工程特性研究现状
• 1.2.1 区域性粉土工程性质研究现状
• 1.2.2 粉土应力应变强度特性研究现状
• 1.3 土的渗透稳定性研究现状
• 1.3.1 无黏性土渗透稳定性研究现状
• 1.3.2 黏性土渗透稳定性研究现状
• 1.4 钱塘江冲海积粉土研究现状
• 1.5 主要研究内容及技术路线
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 1.5.3 创新点
• 2 钱塘江冲海积粉土工程地质特征研究
• 2.1 引言
• 2.2 钱塘江冲海积粉土地质成因
• 2.2.1 杭州第四纪地层沉积规律及其特征
• 2.2.2 钱塘江河口相（Q34）冲积层
• 2.3 钱塘江冲海积粉土沉积规律及其特征
• 2.3.1 研究区工程地质分区
• 2.3.2 三区典型地质剖面
• 2.3.3 三区典型工程冲海积粉土层物理力学性质指标
• 2.3.4 钱塘江冲海积粉土颗粒组成特征
• 2.4 钱塘江冲海积粉土物理力学性质指标统计分析
• 2.4.1 工程调查概况
• 2.4.2 粉土塑性指数和液限的关系
• 2.4.3 物理力学性质指标间相互关系
• 2.5 钱塘江冲海积粉土固结特性
• 2.6 小结
• 3 钱塘江冲海积粉土土水体系特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 钱塘江冲海积粉土矿物成份和微结构研究
• 3.2.1 矿物成份试验结果
• 3.2.2 微观结构试验结果
• 3.2.3 钱塘江冲海积粉土矿物成份和微结构特征
• 3.3 液塑限联合测定法试验研究
• 3.3.1 液塑限试验土样
• 3.3.2 粉土从液态到固态的土水体系
• 3.3.3 钱塘江冲海积粉土土水体系特性
• 3.4 粉土分类定名的建议
• 3.5 小结
• 4 钱塘江冲海积粉土剪胀特性三轴试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 粉土三轴试验方法
• 4.2.1 试验设备
• 4.2.2 试验土样
• 4.2.3 试样制备
• 4.2.4 剪切速率比较和确定
• 4.3 饱和粉土三轴固结不排水CU剪切强度特性
• 4.3.1 应力应变特性
• 4.3.2 孔隙水压力变化特性
• 4.3.3 应力路径特点
• 4.3.4 钱塘江冲海积饱和粉土三轴固结不排水CU试验结论
• 4.4 饱和粉土三轴固结排水CD剪切强度特性
• 4.4.1 应力应变及体应变曲线
• 4.4.2 剪胀粉土应力应变的四个阶段
• 4.4.3 体积变化特性
• 4.4.4 粉土排水剪切强度指标
• 4.4.5 钱塘江冲海积饱和粉土三轴固结排水CD试验结论
• 4.5 非饱和粉土三轴固结排水CD剪切强度特性
• 4.5.1 应力-应变-体积变化曲线
• 4.5.2 应力应变特性
• 4.5.3 饱和度对应力应变曲线的影响
• 4.5.4 饱和度对体积变化的影响
• 4.5.5 峰值和临界状态摩擦角
• 4.5.6 钱塘江冲海积非饱和粉土三轴固结排水CD试验结论
• 4.6 小结
• 5 钱塘江冲海积粉土渗透特性研究
• 5.1 引言
• 5.2 饱和土的渗透性
• 5.2.1 Darcy定律
• 5.2.2 Darcy定律适用范围
• 5.3 土的渗透性影响因素
• 5.3.1 影响砂性土渗透性的主要因素
• 5.3.2 影响黏性土渗透性的主要因素
• 5.4 钱塘江冲海积粉土的渗透特性
• 5.4.1 改进的常水头试验研究
• 5.4.2 试验土样
• 5.4.3 试验结果分析
• 5.5 钱塘江冲海积粉土渗透性指标
• 5.5.1 研究区工程勘察变水头试验统计分析
• 5.5.2 典型工程现场抽水试验结果分析
• 5.5.3 钱塘江冲海积粉土渗透性指标建议值
• 5.6 小结
• 6 钱塘江冲海积粉土渗透稳定特性研究
• 6.1 引言
• 6.2 粉土抗渗强度测定设备研制
• 6.2.1 测定设备和方法研究
• 6.2.2 试验原理
• 6.2.3 试验操作方法
• 6.3 钱塘江冲海积粉土渗透破坏机理研究
• 6.3.1 试验方案
• 6.3.2 五种典型粉土渗透稳定特性试验
• 6.3.3 微层理原状样渗透稳定各向异性试验
• 6.3.4 尼龙滤网土工布抗渗层渗透稳定特性试验
• 6.4 钱塘江冲海积粉土层渗透稳定性分析
• 6.5 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要工作
• 7.2 主要结论
• 7.3 进一步工作的建议
• 参考文献
• 附录 浙江大学岩土工程研究所历届博士学位论文目录
• 作者简介