膨脹巖邊坡穩(wěn)定性與處治方案研究.pdf

1、膨脹巖屬于軟巖中的特殊類型。它具有似巖非巖、似土非土的特點(diǎn)。由于其含有大量的親水礦物，與水的關(guān)系極其密切，親水性異常強(qiáng)烈，濕度變化時(shí)體積發(fā)生較大變化，變形受約束時(shí)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力。由于膨脹巖所具有的復(fù)雜的工程特性，造成了嚴(yán)重而且分布廣泛的各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，使得膨脹巖問題成為工程界最為關(guān)注的問題之一。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的工程建設(shè)不可避免的穿越膨脹巖土地區(qū)，其災(zāi)害防治問題日益突出。
　　 在水利工程中，膨脹巖渠坡處理

2、一直是工程界的難題，而輸水渠道膨脹巖渠坡的處理與公路、鐵路等膨脹巖土路塹邊坡相比，因其存在永久過水?dāng)嗝娴奶厥庑?，與水為鄰更加深了膨脹巖渠道處理的難度。本文依托安陽發(fā)生失穩(wěn)的渠道工程，在總結(jié)和吸收前人研究成果的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值計(jì)算等手段，重點(diǎn)對(duì)膨脹巖的工程特性、膨脹巖渠坡失穩(wěn)的機(jī)理和防治問題進(jìn)行研究。
　　 本文通過對(duì)失穩(wěn)渠坡膨脹巖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，全面了解膨脹巖的野外特征、工程地質(zhì)條件和水文氣候條件等，

3、開展一系列的室內(nèi)外試驗(yàn)研究，對(duì)膨脹巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)特性、物理力學(xué)性質(zhì)、裂隙性、脹縮特性和強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究。根據(jù)這些試驗(yàn)所得結(jié)果，采用極限平衡法和有限元法相結(jié)合的方法對(duì)膨脹巖渠坡失穩(wěn)展開進(jìn)一步的研究，找出失穩(wěn)的關(guān)鍵因素。根據(jù)渠坡失穩(wěn)的原因，本文通過計(jì)算分析，確定以換填和排水相結(jié)合的方法對(duì)失穩(wěn)渠坡進(jìn)行處治，為保證處理后膨脹性渠坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定，增加強(qiáng)排井作為處理方案。本文對(duì)室內(nèi)研究結(jié)果和失穩(wěn)機(jī)理分析得出：
　　 觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)開挖的情況發(fā)

4、現(xiàn)裂隙的十分復(fù)雜：有微裂隙和長(zhǎng)大裂隙；有表層分布的裂隙和淺層及深層裂隙；既有隨機(jī)分布的無方向裂隙，也有組合性和優(yōu)勢(shì)方向的裂隙。這些裂隙都使土體成為不連續(xù)體，破壞土體的均一性和結(jié)構(gòu)性，使土體存在軟弱結(jié)構(gòu)面，為水分的入滲提供通道，使土體強(qiáng)度降低，同時(shí)軟弱結(jié)構(gòu)面的存在，當(dāng)水分進(jìn)入后，易形成薄弱帶造成渠坡失穩(wěn)。
　　 膨脹巖的脹縮特性受到含水率、上覆壓力和壓實(shí)度的影響。膨脹性同壓實(shí)度成正比，同含水率成反比；而收縮性同壓實(shí)度成反比，同含水

5、率成正比。本文所研究的是膨脹力較大的弱膨脹巖，含水量的變化造成渠坡一定深度內(nèi)的土體發(fā)生非均勻膨脹變形，加之膨脹力的釋放，改變渠坡的應(yīng)力狀態(tài)，坡腳處存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致坡腳處土體的剪應(yīng)力會(huì)首先越過峰值強(qiáng)度而破壞，先期破壞區(qū)的剪應(yīng)力降低、卸載并釋放應(yīng)變能，引起臨近區(qū)域相繼越過其峰值強(qiáng)度，破壞區(qū)逐漸擴(kuò)大，當(dāng)?shù)刃苄詰?yīng)變從坡腳到坡面某一范圍完全貫通時(shí)，渠坡產(chǎn)生失穩(wěn)滑動(dòng)。
　　 膨脹巖的強(qiáng)度和膨脹巖的物質(zhì)成分、周圍環(huán)境水分的變化(干濕循環(huán))