一种测试黄土不同深度土层自重湿陷量的方法与流程

本发明属于测试土黄土浸水湿陷技术领域，是测试黄土在浸水条件下沉降规律的范畴，涉及一种用分层沉降标测试黄土在浸水条件下不同深度土层自重湿陷量大小的方法。

背景技术：

我国中西部地区的主要区域性土质为黄土。当黄土作为建筑物地基时，为了恰当考虑湿陷性对建筑物的影响，应采取相应的措施，分析、判别黄土地基是否具有湿陷性、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类型和湿陷等级，这是黄土地区工程勘察与评价的核心问题和工程设计的基础。因对黄土湿陷问题研究欠缺而导致工程事故时有发生。

通过对国内外同类技术研究现状分析可知，以往关于试坑浸水试验方面的研究，大多数现场试坑浸水试验仅讨论了黄土地基在连续充分浸水条件下黄土地基总自重湿陷变形和外荷作用下的总湿陷变形的规律，而在连续浸水条件下大厚度湿陷性黄土地基内分层湿陷变形及湿陷敏感性研究的较少，以上问题有待进一步研究加以解决。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种测试黄土不同深度土层自重湿陷量的方法，用分层沉降标测试黄土浸水发生湿陷程度，得到黄土浸水时不同深度土层自重湿陷量的大小。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种测试黄土不同深度土层自重湿陷量的方法，具体按以下步骤进行：

1）在试验区域预先放线开挖直径不小于10m并大于该试验区域内湿陷性黄土层的厚度的浸水试验试坑；

2）以浸水试验试坑坑底面所在水平面与该浸水试验试坑中心轴的交点为端点，做六条射线，相邻两条射线之间的夹角为60°；每条标线上均设置多个深标点，每条标线上的深标点个数≥（试坑直径/4）－1，如果试坑直径不是4的整数倍，则深标点个数为计算值四舍五入取整，再按计算得到的深标点个数对标线进行分段，从该标线的端点起将该标线分为深标点个数+1段，从该标线的端点起到距离该端点最远的深标点之间形成数量与深标点个数数量相同的多个线段，每段线段的长度相同，若该线段的长度为2～2.5m，则该线段的长度无需重新取值，若该线段的长度小于2m，则将该线段的长度取为2m，若该线段的长度大于2.5m，则将该线段的长度取为2.5m；所有标线上深标点的数量相同；

3）在每个深标点上钻孔，得标点孔，然后在每个标点孔内埋设深标点标杆；

具体埋设方法为：在交点所在位置钻深度为0.5±0.05m的标点孔，在每条标线上的每个深标点处分别钻标点孔，标点孔的深度为设计深度±0.05m，处于同一直线的两条标线中一条标线上的标点孔的深度沿远离该标线端点的方向依次增大，则该两条标线中另一条标线上的标点孔的深度沿远离该另一条标线端点的方向依次减小，且处于同一直线的两条标线中一条标线上距离端点最近的标点孔的深度与该两条标线中另一条标线上距离端点最远的标点孔的深度相同，该一条标线上距离端点第二近的标点孔的深度与该另一条标线上距离端点第二远的标点孔的深度相同，依次类推，该一条标线上距离端点最远的标点孔的深度与该另一条标线上距离端点最近的标点孔的深度相同，而且，所有标线上所有标点孔中只有两个标点孔的深度相同，且深度相同的两个标点孔分别位于处于同一直线的两条标线上；不同直线上深度最浅的标点孔的深度依次相差2m，

每个标点孔成孔后，清孔；取一根焊有底板的标杆，再根据标点孔的深度确定是否要对接另外的标杆，若需要对接标杆，则用管箍在该焊有底板的标杆上对接没有焊接底板的标杆，形成深标点标杆；若不需要对接标杆，则该焊有底板的标杆为深标点标杆；使底板朝向标点孔孔底，将深标点标杆放入标点孔内，当底板到达标点孔孔底后，夯实标点孔孔底，将深标点标杆置于标点孔内；将塑料护管套在深标点标杆上，向塑料护管与标点孔孔壁之间的间隙内回填土料，并夯实；

4）在浸水试验试坑外设立两个固定观测点；

在各深标点标杆上绑扎沉降观测尺，使沉降观测尺的正面面向固定观测点，倒立绑扎在标杆上；

5）试验浸水前连续3天对各沉降观测尺和各固定观测点进行观测，获取各沉降观测尺和各固定观测点的初始读数；然后，每天在固定时间对沉降观测尺进行观测；

6）观测完成后，采用origin绘图软件对不同程度处湿陷量随时间变化曲线进行分析，得出不同深度土层分层湿陷量。

本发明测试方法用分层沉降标测试黄土浸水发生湿陷的程度，得到黄土浸水时不同深度土层自重湿陷量的大小，并根据总沉降量来确定湿陷性黄土的下陷深度及湿陷等级。通过不同土层的湿陷量随时间的变化曲线还可以确定土层的湿陷敏感性，曲线的斜率越大表示土层敏感性强；斜率越小表示土层敏感性弱。改变了在连续浸水条件下大厚度湿陷性黄土地基内分层湿陷变形及湿陷敏感性研究较少的现状。

附图说明

图1是本发明测试方法中所用浸水试坑与沉降观测标设置关系的平面示意图。

图2是实施例中第一标线和第四标线所在直线的深标点断面布置图。

图3是实施例中第二标线和第五标线所在直线的深标点断面布置图。

图4是实施例中第三标线和第六标线所在直线的深标点断面布置图。

图5是实施例中深度0.5m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图6是实施例中深度2m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图7是实施例中深度4m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图8是实施例中深度6m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图9是实施例中深度8m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图10是实施例中深度10m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图11是实施例中深度12m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图12是实施例中深度14m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图13是实施例中深度16m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图14是实施例中深度18m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图15是实施例中深度20m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图16是实施例中深度22m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

图17是实施例中深度24m处黄土沉降量随时间变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种测试黄土不同深度土层自重湿陷量的方法，具体按以下步骤进行：

1）在指定的试验区域预先放线开挖浸水试验试坑，该浸水试验试坑底面与原始地面之间的距离为0.5m，该浸水试验试坑的直径不小于10m并大于指定的试验区域内湿陷性黄土层的厚度（浸水试验试坑深度和直径是根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）来确定的）；

2）以浸水试验试坑坑底面所在水平面与该浸水试验试坑中心轴的交点O为端点，做六条射线，相邻两条射线之间的夹角为60°；该六条射线按顺时针方向依次为第一标线1、第二标线2、第三标线3、第四标线4、第五标线5和第六标线6，第一标线1和第四标线4位于同一直线上，第二标线2和第五标线5位于同一直线上，第三标线3和第六标线6位于同一直线上；每条标线上均设置多个深标点，每条标线上的深标点个数≥（试坑直径/4）－1，如果试坑直径不是4的整数倍，则深标点个数n为计算值四舍五入取整，再按计算得到的深标点个数n对标线进行分段，从该标线的端点起将该标线分为n+1段，从该标线的端点起到距离该端点最远的深标点之间形成m（m=n）个线段，每段线段的长度相同，若该线段的长度为2～2.5m，则该线段的长度无需调整，若该线段的长度小于2m，则将该线段的长度取为2m，若该线段的长度大于2.5m，则将该线段的长度取为2.5m；所有标线上深标点的数量相同；

同一标线上相邻两个深标点之间的距离为2m～2.5m，能够保证试验测量精度并且节约成本。

3）在每个深标点上钻孔，得标点孔，然后在每个标点孔内埋设深标点标杆；

具体埋设方法为：在交点O所在位置钻深度为0.5±0.05m的标点孔，在每条标线上的每个深标点处分别钻标点孔，标点孔的深度为设计深度±0.05m，所有标点孔中深度最浅的标点孔的深度为2±0.05m，所有标点孔中深度最深的标点孔的深度至自重湿陷性土层底面；同一条标线上相邻两个标点孔之间的深度相差6m，处于同一直线的两条标线中一条标线上的标点孔的深度沿远离该标线端点的方向依次增大，则该两条标线中另一条标线上的标点孔的深度沿远离该另一条标线端点的方向依次减小，且处于同一直线的两条标线中一条标线上距离端点最近的标点孔的深度与该两条标线中另一条标线上距离端点最远的标点孔的深度相同，该一条标线上距离端点第二近的标点孔的深度与该另一条标线上距离端点第二远的标点孔的深度相同，依次类推，该一条标线上距离端点最远的标点孔的深度与该另一条标线上距离端点最近的标点孔的深度相同，而且，所有标线上所有标点孔中只有两个标点孔的深度相同，且深度相同的两个标点孔分别位于处于同一直线的两条标线上；不同直线上深度最浅的标点孔的深度依次相差2m，

每个标点孔成孔后，清孔；取一根焊有底板的标杆，再根据标点孔的深度确定是否要对接另外的标杆，若需要对接标杆，则用管箍在该焊有底板的标杆上对接没有焊接底板的标杆，形成深标点标杆；若不需要对接标杆，则该焊有底板的标杆为深标点标杆；使底板朝向标点孔孔底，将深标点标杆放入标点孔内，当底板到达标点孔孔底后，用深标点标杆夯实标点孔孔底，然后将深标点标杆置于标点孔内；取塑料护管，将该塑料护管套在深标点标杆上，塑料护管与深标点标杆之间有间隙，塑料护管与标点孔孔壁之间也有间隙；接着，将塑料护管向上提起20～40cm，减小塑料护管对观测标点的沉降影响，向塑料护管与标点孔孔壁之间的间隙内回填土料，该土料从现场采取，需除去植物根须，拍碎后灌入，灌土的同时轻轻摇晃塑料护管，并将填土夯实到与土层密实度相当，尽量保持原土层的渗透条件；

4）在浸水试验试坑外设立两个固定观测点（这两个固定观测点是随意设立的，两个观测点的位置以能观测到所有标杆上的观测尺为准则），每个固定观测点与浸水试验试坑坑边的距离为5m；

在各深标点标杆上绑扎沉降观测尺，绑扎沉降观测尺时，沉降观测尺的正面面向固定观测点，倒立绑扎在标杆上；

5）试验浸水前连续3天对各沉降观测尺和各固定观测点进行观测，准确获取各沉降观测尺和各固定观测点的初始读数；然后，每天在固定时间对沉降观测尺进行观测，且观测时应保持专人观测和保持观测方法、观测线路不变，并使用同一仪器和设备；

6）观测完成后，对观测数据进行分析（采用origin绘图软件对不同程度处湿陷量随时间变化曲线进行分析），得出不同深度土层分层湿陷量。

采用该不同深度土层分层湿陷量可以确定湿陷性黄土的湿陷深度及湿陷等级的方法：根据总沉降量来确定湿陷性黄土场地的湿陷等级。

本发明测试方法能有效的研究湿陷性黄土的总湿陷量，通过和室内试验比较得出该地区的自重湿陷量修正系数β₀（即：β₀=自重湿陷量实测值/计算值）。

由于黄土遇水会发生湿陷变形，通过在浸水试验试坑内埋设不同深度的沉降观测标，对沉降观测标每天定时观测，当观测数据基本保持不变时，说明场地土层的自重湿陷已完成。每个沉降观测标尺的最终读数减去初始读数就是该深度处自重湿陷量，相邻深度处自重湿陷量的差值就是黄土的分层湿陷量。表层沉降标所测得的自重湿陷量就是该场地的总的自重湿陷量。

实施例

1）在研究场地中，预先开挖直径为20m的浸水试验试坑，浸水试验试坑底面与原始地面之间的距离为0.5m；

2）以浸水试验试坑底面所在水平面与该浸水试验试坑中心轴的交点O为端点，沿浸水试验试坑半径方向做六条射线，相邻两条射线之间的夹角为60°，如图1所示；该六条射线按顺时针方向依次为第一标线1、第二标线2、第三标线3、第四标线4、第五标线5和第六标线6，第一标线1和第四标线4位于同一直线上，第二标线2和第五标线5位于同一直线上，第三标线3和第六标线6位于同一直线上；每条标线上均设置四个深标点，即第一标线1上沿远离端点的方向依次设置L20、L14、L8和L2四个深标点，第二标线2上沿远离端点的方向依次设置M′4、M′10、M′16和M′20四个深标点，第三标线3上沿远离端点的方向依次设置N′6、N′12、N′18和N′24四个深标点，第四标线4上沿远离端点的方向依次设置依次L′2、L′8、L′14和L′20四个深标点，第五标线5上沿远离端点的方向依次设置M20、M16、M10和M4四个深标点，第六标线6上沿远离端点的方向依次设置N24、N18、N12和N6四个深标点；同一标线上相邻两个深标点之间的距离为2.0m，每条标线上端点和与端点相邻的深标点之间的距离均为2.0m；

3）在每个深标点上钻孔，得标点孔，然后在每个标点孔内埋设深标点标杆；

具体埋设方法为：在交点O所在位置钻深度为0.5±0.05m的标点孔（图2中的L0.5），在每条标线上的每个深标点处分别钻标点孔，标点孔的深度如图2、图3和图4所示，第一标线1和第四标线4上的八个标点孔的深度两两相同，即图2中所示的标点孔L2和标点孔L′2的深度为2±0.05m，标点孔L8和标点孔L′8的深度为8±0.05m，标点孔L14和标点孔L′14的深度为14±0.05m，标点孔L20和标点孔L′20的深度为20±0.05m；第二标线2和第五标线5上的八个标点孔的深度两两相同，即图3中所示的标点孔M4和标点孔M′4的深度为4±0.05m，标点孔M10和标点孔M′10的深度为10±0.05m，标点孔M16和标点孔M′16的深度为16±0.05m，标点孔M22和标点孔M′22的深度为22±0.05m；第三标线3和第六标线6上的八个标点孔的深度两两相同，即图4中所示的所有标点孔N6和标点孔N′6的深度为6±0.05m，标点孔N12和标点孔N′12的深度为12±0.05m，标点孔N18和标点孔N′18的深度为18±0.05m，标点孔N24和标点孔N′24的深度为24±0.05m；所有标点孔中深度最浅的标点孔的深度为2±0.05m，所有标点孔中深度最深的标点孔的深度至自重湿陷性土层底面；

每个标点孔成孔后，清孔；取一根焊有底板的标杆，再根据标点孔的深度确定是否要对接另外的标杆，若需要对接标杆，则用管箍在该焊有底板的标杆上对接没有焊接底板的标杆，形成深标点标杆；若不需要对接标杆，则该焊有底板的标杆为深标点标杆，标杆的长度为6m；使底板朝向标点孔孔底，将深标点标杆放入标点孔内，当底板到达标点孔孔底后，用深标点标杆夯实标点孔孔底，然后将深标点标杆置于标点孔内；取塑料护管，将该塑料护管套在深标点标杆上，塑料护管与深标点标杆之间有间隙，塑料护管与标点孔孔壁之间也有间隙；接着，将塑料护管向上提起20～40cm，向塑料护管与标点孔孔壁之间的间隙内回填土料，该土料从现场采取，需除去植物根须，拍碎后灌入，灌土的同时轻轻摇晃塑料护管，并将填土夯实到与土层密实度相当，尽量保持原土层的渗透条件；

4）在各深标点标杆上绑扎沉降观测尺；

在浸水试验试坑沉降外设立两个固定观测点（这两个固定观测点是随意设立的，两个观测点的位置以能观测到所有标杆上的观测尺为准则），每个固定观测点与浸水试验试坑坑边的距离为5m；

所有沉降观测尺的正面面向固定观测点，沉降观测尺倒立绑扎在标杆上；

5）试验浸水前连续3天对各沉降标志尺和各固定观测点进行观测，准确获取各沉降标志尺和各固定观测点的初始读数；然后，在浸水试验试坑内浸水，每天在固定时间对沉降标尺进行观测，且观测时应保持专人观测和保持观测方法、观测线路不变，并使用同一仪器和设备。得到图5～图17所示的不同深度标点孔底面黄土沉降量随时间变化的曲线图。从图中可以看出，浸水后浸水试验试坑底面下不同深度黄土的自重湿陷量：0.5m深处黄土的自重湿陷量为1570.5mm、2m深处黄土的自重湿陷量为1427.85mm、4m深处黄土的自重湿陷量为1417.65mm、6m深处黄土的自重湿陷量为1375.7mm、8m深处黄土的自重湿陷量为1227.3mm、10m深处黄土的自重湿陷量为1064.75mm、12m深处黄土的自重湿陷量为829.4mm、14m深处黄土的自重湿陷量为640.75mm、16m深处黄土的自重湿陷量为465.55mm、18m深处黄土的自重湿陷量为289.5mm、20m深处黄土的自重湿陷量为114.00mm、22m深处黄土的自重湿陷量为39.85mm、24m深处黄土的自重湿陷量为18.8mm。

采用origin绘图软件对以上测试结果进行分析（这种分析方法所得的结果不受外界因素干扰，能够真实反映大厚度湿陷性黄土场地的湿陷量），得出表1所示的黄土分层湿陷量。

表1 黄土分层湿陷量

试验场地最大自重湿陷量实测值为112.65cm，远大于室内试验自重湿陷量计算值71.1cm，说明室内试验与现场试验差距很大，有很大的不确定性。