膨脹土工程特性與處治技術(shù)研究.pdf

1、膨脹土工程問題是我國高速公路建設(shè)中遇到的一大技術(shù)難題，結(jié)合實際工程，研究膨脹土的工程特性與處治技術(shù)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。 結(jié)合實際工程，采用室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗、原位監(jiān)測和理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對膨脹土工程性質(zhì)進行綜合研究，進而探討膨脹土的分析方法與處治對策，為膨脹土地區(qū)工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，同時，推動膨脹土及非飽和土力學(xué)學(xué)科的發(fā)展。 本文的主要研究內(nèi)容和成果如下： 1、開展了高速公路膨脹土病

2、害調(diào)研，揭示了公路膨脹土病害的特征與原因，加深了對膨脹土危害的認(rèn)識，可為膨脹土處置方案的制定提供指導(dǎo)。 2、對反映和表征膨脹土脹縮機理和特性的指標(biāo)進行了深入探討，以能充分反映和表征膨脹土脹縮機理和特性的液限、塑性指數(shù)、自由膨脹率、＜0.005 mm顆粒含量、脹縮總率等5個指標(biāo)作為膨脹土的判別指標(biāo)，建立了一種新的膨脹土判別與分類方法－膨脹土判別與分類的模糊綜合評判法，并通過試驗進行了驗證。該方法的采用將使評判結(jié)果盡量客觀，從而取得

3、更好的實際效果。 3、系統(tǒng)地開展了膨脹土工程特性試驗研究，全面闡述了膨脹土的壓實特性、脹縮特性和強度與變形特性的變化規(guī)律及其影響因素，深化了對膨脹土工程特性的認(rèn)識。 4、針對膨脹土邊坡入滲的特點，建立了一種新的可考慮裂隙的膨脹土入滲分析的簡化等效模型，獲得了一種分析土體裂隙入滲的有效途徑。簡化等效模型根據(jù)邊坡土體風(fēng)化程度隨深度的變化將土坡分為二層，Ⅰ層為強風(fēng)化層，該層土的水分運動參數(shù)的選取應(yīng)考慮裂隙的存在而引起的土的滲透

4、性的增加；Ⅱ?qū)訛槲达L(fēng)化層，可視為原狀土的性質(zhì)，水分運動參數(shù)采用原狀土的相應(yīng)參數(shù)。開展了膨脹土邊坡降雨入滲的數(shù)值模擬研究，數(shù)值模擬表明：降雨條件下膨脹土邊坡的水分運動主要發(fā)生在強風(fēng)化層內(nèi)。 5、針對膨脹土邊坡變形和破壞的特點，建議了一種膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析的分層處理方法，其具體方法是將邊坡分為風(fēng)化層和未風(fēng)化層，風(fēng)化層厚度按大氣影響深度確定，其強度參數(shù)選用殘余強度值，然后用極限平衡方法進行邊坡穩(wěn)定性分析。開展了膨脹土邊坡穩(wěn)定性的數(shù)值

5、模擬分析，數(shù)值模擬表明：膨脹土邊坡穩(wěn)定性主要受淺層模式控制。 6、采用極限平衡分析方法建立了一套能考慮水分入滲的非飽和土邊坡的穩(wěn)定性分析方法，該方法考慮降雨后土坡水分為一分布場，抗剪強度參數(shù)為飽和度的函數(shù)。提出了一個降雨條件下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測預(yù)報模型，其具體思路是：首先用數(shù)值方法計算滲流場，然后利用非飽和土的強度理論推求出整個場的強度分布，再利用極限平衡分析方法或有限元方法進行邊坡穩(wěn)定性分析，尋求斜坡穩(wěn)定安全因數(shù)與降雨特征參數(shù)

6、的相關(guān)關(guān)系，如此即可依據(jù)氣象預(yù)報進行土坡穩(wěn)定性預(yù)報。該方法的提出為氣候條件下膨脹土邊坡穩(wěn)定性預(yù)測預(yù)報提供了一種新的思路，為膨脹土邊坡的有效處治提供了科學(xué)依據(jù)。 7、成功進行了人工模擬“久旱暴雨”誘發(fā)膨脹土滑坡試驗，再現(xiàn)了膨脹土邊坡失穩(wěn)中最常見的淺層滑動現(xiàn)象，揭示了降雨引發(fā)膨脹土滑坡的內(nèi)在規(guī)律。 8、在上述試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，開展了膨脹土處治技術(shù)研究。建議了膨脹土路堤的結(jié)構(gòu)型式，給出了膨脹土的填筑控制標(biāo)準(zhǔn)