一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法技术

本发明专利技术公开了一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法。具体包括：（1）现场采用电阻率静力触探技术测试目标黄土地区的电阻率值；（2）通过现场取样测出目标黄土地区的含水率值和密度值，并依此计算出土体的孔隙率和饱和度；（3）根据电阻率湿陷系数预测公式，计算目标黄土地区的湿陷系数；（4）根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025

【技术实现步骤摘要】
一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法


[0001]本专利技术涉及岩土力学与工程
，具体涉及一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法。

技术介绍

[0002]特殊性土，指自然界中具有特殊的物理、力学、化学性质，并影响工程地质条件的土。在特殊土勘察工作中，往往需要使用一些专用的勘察工具来进行勘探和取样工作，从而更加准确获取符合土体物理与力学指标。
[0003]根据土壤学理论，黄土的土中骨架颗粒形态、接触关系、排列方式、胶结物种类与赋存状态、胶结类型等结构特征与其湿陷强弱都有重要的关系。一般而言，胶结物集聚类型以薄膜状、镶嵌状为主的湿陷性强，团聚状为主的湿陷性弱。从骨架颗粒之间的胶结类型来看，以接触式胶结为主，比较松散的黄土湿陷性强，以基底式胶结为主，比较坚硬的湿陷性弱。在含水率相同或相近的情况下，黄土的湿陷系数会随着结构强度的增大而减小。目前，关于黄土的识别与分类，国内外已进行了大量的研究工作，提出了许多判别与分类方法，目前还没有一个单一指标能充分表述作为工程环境或工程结构体一部分的黄土的复杂形态，因此大多为考虑多种因素的组合判别方法。
[0004]湿陷性黄土作为特殊土，主要由粉土颗粒组成，遍布于我国甘、陕、晋等地区，主要呈黄色或褐黄色。部分黄土在自重压力作用下或自重压力与附加压力综合作用下，受水浸湿后结构迅速破坏，发生显著下陷，这种特征被称为黄土的湿陷性。黄土的湿陷性问题一直是黄土地区的一个典型的地质问题，对其分布区的生产建设等活动常常造成巨大的危害，如果处理不当，可引起边坡滑塌、地基的不均匀沉降导致建筑物或构筑物开裂、倒塌等不良工程地质现象，带来大量的经济损失，甚至造成人员伤亡。及时准确地判别黄土湿陷等级，对于黄土地区的工程设计和施工具有十分重要的意义。
[0005]对黄土湿陷程度的判定一般使用湿陷系数δ
s
这一指标。当δ
s
≥0.015时即判定为湿陷性黄土，分为轻微、中等、强烈湿陷性黄土三个等级。目前在评价黄土湿陷性时可以通过室内压缩试验或现场载荷浸水试验，直接测定在某一压力条件下浸水湿陷量，试验成果具有一定的可靠性，但黄土的湿陷试验通常耗时较长，且原状黄土样取土困难，成本较高，容易扰动，不宜推广使用。通过某些容易测定的指标间接评价黄土湿陷性，可以省去许多现场试验工作，方便快捷，具有较大的经济意义和应用价值。由于黄土的湿陷性与其湿度和密度及结构特征关系密切，能较好地反映土内湿度
‑
密度状态或土的微观结构的力学指标，便可间接地用于评价黄土湿陷性的强弱。静力触探试验因迅速简便和复现性好，是较好的一种间接评价手段。
[0006]为了选择合理的判别指标，首先必须研究反映黄土基本性质的各指标间的相关关系和组合规律，考虑湿陷机理选择表征黄土湿陷特性的独立指标，采用数学手段对各指标做相关分析，选出相关性最大的特征指标，并建立数学函数，从而实现黄土湿陷性能评价。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法，通过电阻率静力触探技术测试黄土湿陷性电阻率，基于Archie公式计算黄土的电阻率与物理指标的关系，然后在室内开展土体试验，通过拟合得到湿陷系数与物理指标的关系，最后建立湿陷系数与电阻率和状态参数的函数模型，本专利技术方法简单，结果准确。
[0008]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，采用电阻率静力触探技术，现场测试目标黄土地区的电阻率值；
[0011]步骤2，通过现场取样并进行室内土体试验测出目标黄土地区的含水量值和密度值，并依此计算出土体的孔隙率和饱和度；
[0012]步骤3，根据电阻率湿陷系数的预测公式
[0013]δ
s
＝a
·
n
b
·
(ρ/ρ
w
)
c
‑
a
′
·
n
b
′
·
(ρ/ρ
w
)
c
′
，计算目标黄土地区的湿陷系数；
[0014]步骤4，将黄土湿陷系数预测值对照湿陷性《黄土地区建筑规范》 (GB50025
‑
2018)，确定湿陷性黄土的湿陷等级；
[0015]所述δ
s
为黄土湿陷系数，ρ为电阻率，n为孔隙率，ρ
w
为孔隙水电阻率，a、 b、c分别为饱和状态下的拟合系数，孔隙率指数和电阻率指数，a
′
、b
′
、c
′
分别为天然状态下的拟合系数，孔隙率指数和电阻率指数。
[0016]优选的是，所述参数a与a
′
，b与b
′
，c与c
′
换算的具体方法为：结合黄土湿陷系数的定义，湿陷系数与孔隙率饱和度的关系为：
[0017][0018]优选的是，所述天然状态压缩量x1、饱和状态压缩量x2与孔隙率和饱和度呈指数关系，公式如下：
[0019][0020][0021]其中，h0为土样初始高度即环刀高度，a2，b2，c2，a3，b3，c3为拟合系数。
[0022]优选的是，所述黄土电阻率ρ与孔隙率n、饱和度S
r
之间的相关关系为
[0023][0024]其中，ρ为黄土电阻率，ρ
w
为孔隙水电阻率，n为孔隙率，S
r
为饱和度，a1， b1，c1为拟合系数。
[0025]优选的是，所述的参数a与a
′
，b与b
′
，c与c
′
的确定方法，包括如下步骤：
[0026]步骤a，环刀与天然层次垂直切取原状黄土，两端修平后称环刀、土总量，计算出黄土的密度，同时测定环刀两端削下土样的含水率；同一组原状土试样密度最大差值不超过0.02g/cm3，含水率最大差值不超过1％；切取不同组物理状态的原状黄土备用；
[0027]步骤b，对不同物理状态的黄土进行电阻率和湿陷系数测试，根据不同组的测试结果，发现黄土电阻率ρ、天然状态压缩量x1、饱和状态压缩量x2均与孔隙率n和饱和度S
r
呈指数关系，依据试验数据拟合得到指数关系的参数；
[0028]步骤c，根据权利要求3和权利要求4的公式，消去饱和度，由数学换算得出所述参数a与a
′
，b与b
′
，c与c
′
，即b＝b3‑
b1c3/c1，c＝c3/c1，b＝b2‑
b1c2/c1，c＝c2/c1。
[0029]本专利技术的理论基础源于土壤学和土质学的基本理论。黄土微结构是影响黄土湿陷性强弱的主要因素之一，所以为了更准确地把握其湿陷特性、湿陷机理，更有效的设计处理这类地基土，许多岩土工程界学者一直都很关注其微观结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采用电阻率静力触探技术，现场测试目标黄土地区的电阻率值；步骤2，通过现场取样并进行室内土体试验测出目标黄土地区的含水量值和密度值，并依此计算出土体的孔隙率和饱和度；步骤3，根据电阻率湿陷系数的预测公式δ
s
＝a
·
n
b
·
(ρ/ρ
w
)
c
‑
a
′
·
n
b
′
·
(ρ/ρ
w
)
c
′
，计算目标黄土地区的湿陷系数；步骤4，将黄土湿陷系数预测值对照湿陷性《黄土地区建筑规范》(GB50025
‑
2018)，确定湿陷性黄土的湿陷等级；所述δ
s
为黄土湿陷系数，ρ为电阻率，n为孔隙率，ρ
w
为孔隙水电阻率，a、b、c分别为饱和状态下的拟合系数，孔隙率指数和电阻率指数，a
′
、b
′
、c
′
分别为天然状态下的拟合系数，孔隙率指数和电阻率指数。2.根据权利要求1所述的一种用电阻率预测黄土湿陷性的方法，其特征在于，所述的参数a与a
′
，b与b
′
，c与c
′
的确定方法，包括如下步骤：步骤a，环刀与天然层次垂直切取原状黄土，两端修平后称环刀、土总量，计算出黄土的密度，同时测定环刀两端削下土样的含水率；同一组原状土试样密度最大差值不超过0.02g/cm3，含水率最大差值不超过1％；切取不同组物理状态的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松玉，王厚宇，赖丰文，程月红，李翠，
申请(专利权)人：中亿丰建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：