人工制備濕陷性黃土工程性質(zhì)與深基礎(chǔ)豎向承載力計算方法研究

人工制備濕陷性黃土工程性質(zhì)與深基礎(chǔ)豎向承載力計算方法研究

引言：

濕陷性黃土是一種地質(zhì)工程中常見的軟土類型，廣泛分布于我國西北地區(qū)。由于其特殊的物理化學(xué)特性，濕陷性黃土在工程建設(shè)中常常帶來一系列的問題。為了解決這些問題，研究人員開始關(guān)注如何通過人工制備的方法改變黃土的工程性質(zhì)，并提出相應(yīng)的深基礎(chǔ)豎向承載力計算方法。

一、人工制備濕陷性黃土

濕陷性黃土主要由粘土和非粘性土組成，在濕潤狀態(tài)下具有良好的塑性。人工制備濕陷性黃土的目的是改變土壤的工程性質(zhì)，提高其承載能力。制備濕陷性黃土的方法包括機械攪拌法、化學(xué)改性法和熱處理法等。

機械攪拌法是將原始土壤與水進行混合，通過攪拌機械的作用，使土壤顆粒發(fā)生重組和破碎，從而達到改善工程性質(zhì)的目的。這種方法能夠增加土壤的密實度，提高其抗剪切性能，但同時也容易引起土體坍塌。

化學(xué)改性法是利用化學(xué)試劑改良黃土，提高其工程性質(zhì)。目前常用的改性試劑有石灰、水泥、石膏等。這些試劑能夠與土壤中的顆粒表面發(fā)生反應(yīng)，形成膠結(jié)物質(zhì)，增加土壤的強度和穩(wěn)定性。然而，化學(xué)改性法需要耗費較大的經(jīng)濟成本，并且改性效果會受到土壤性質(zhì)、試劑類型和用量的影響。

熱處理法是通過加熱土壤來改善其工程性質(zhì)。熱處理可以改變黃土的結(jié)構(gòu)形態(tài)，促進顆粒之間的顆粒聚集，提高黃土的抗剪切性能。但是，熱處理方法對土壤濕陷性的改善效果有限，且存在耗時長、能耗大等問題。

二、深基礎(chǔ)豎向承載力計算方法

深基礎(chǔ)豎向承載力是指深埋于土體中的基礎(chǔ)承受上部荷載時所產(chǎn)生的豎向力。對于濕陷性黃土這種軟土，豎向承載力的計算十分重要，可以為基礎(chǔ)設(shè)計和土工測試提供依據(jù)。

目前，常用的深基礎(chǔ)豎向承載力計算方法有靜載試驗法、解析法和有限元法等。其中，靜載試驗法是通過在現(xiàn)場進行模型試驗，測量荷載與沉降曲線，得到豎向承載力的大小。雖然靜載試驗法精確度較高，但試驗過程復(fù)雜、時間長，并且需要大型試驗設(shè)備。

解析法是通過推導(dǎo)基礎(chǔ)與土體的力學(xué)關(guān)系，建立方程，求解基礎(chǔ)的豎向承載力。這種方法計算簡便，適用于一些簡單的工程問題。然而，解析法局限于土體的理想化假設(shè)，對于復(fù)雜的土體和工況，結(jié)果可能存在較大誤差。

有限元法是利用計算機建立一個土體的有限元模型，在給定邊界條件和荷載的情況下，通過數(shù)值模擬得到基礎(chǔ)的變形和應(yīng)力分布，從而計算豎向承載力。有限元法適用于各種土體和復(fù)雜的工程問題，但需要具備一定的計算機模擬能力和專業(yè)知識。

結(jié)論：

人工制備濕陷性黃土是改善其工程性質(zhì)的一種有效方法，常用的制備方法包括機械攪拌法、化學(xué)改性法和熱處理法。對于濕陷性黃土，深基礎(chǔ)豎向承載力的計算十分重要，在實際工程中可采用靜載試驗法、解析法和有限元法等方法進行計算。根據(jù)不同的工程要求和土體條件，選擇合適的方法，能夠提高深基礎(chǔ)設(shè)計的精度和可靠性，為工程施工提供科學(xué)的依據(jù)綜上所述，深基礎(chǔ)豎向承載力的計算方法包括靜載試驗法、解析法和有限元法。靜載試驗法通過現(xiàn)場模型試驗測量荷載與沉降曲線，來確定豎向承載力大小，盡管精確度高，但試驗過程復(fù)雜、時間長且需要大型試驗設(shè)備。解析法通過基礎(chǔ)與土體的力學(xué)關(guān)系建立方程來求解豎向承載力，計算簡便但對于復(fù)雜土體和工況結(jié)果的準(zhǔn)確性可能較差。有限元法利用計算機建立土體的有限元模型，并通過數(shù)值模擬得到基礎(chǔ)的變形和應(yīng)力分布，適用于各種土體和復(fù)雜工程問題，但需要計算