膨潤土膨脹力學(xué)性能試驗及隧道新型防水控制參數(shù)預(yù)測研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種各樣的隧道工程建設(shè)，如公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道、跨海隧道等，正以前所未有的速度在增加。隧道在開挖及建設(shè)過程中會破壞地層或圍巖原有的結(jié)構(gòu)體系，并且隧道所處地層或圍巖的地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，經(jīng)常遇到膨脹巖土、大地壓大變形、地震、動壓等災(zāi)害的發(fā)生，從而使巖土發(fā)生新的變形或破壞，支護體系隨之產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致隧道防水結(jié)構(gòu)體系的破壞甚至失效。因此，不論是剛性防水還是柔性防水，當(dāng)隧道圍巖產(chǎn)生變形時，都會隨著巖體的開裂、剝

2、落而喪失其防水作用，這就需要研究一種新型的防水材料，不僅自身具有很好的防水效果，而且能夠自動補償隧道支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的縫隙，對復(fù)雜和困難條件下的隧道防水具有重大的意義。 膨潤土是一種古老的天然材料，具有良好的粘結(jié)性、膨脹性、膠體分散性、懸浮性、吸附性、催化活性、觸變性和陽離子交換性等性能，在冶煉鑄造、鉆井勘探、石油化工、紡織印染、食品保鮮等多種領(lǐng)域已有應(yīng)用。近年來，膨潤土極佳的吸水膨脹及防水防滲能力越來越被人們所重視，已經(jīng)在垃圾填埋

3、場防滲、核廢料處置庫和人工湖防滲等方面有較多的應(yīng)用，除此之外，膨潤土還可以作為一種新型的環(huán)保防水材料，工程實踐表明膨潤土具有施工簡單、永久防水的優(yōu)點。目前，膨潤土在隧道防水工程中的應(yīng)用還比較少，而其所具有的極佳的吸水膨脹性質(zhì)使其在隧道防水中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前對膨潤土的防滲性能已經(jīng)有較多的研究，其防滲能力也毋庸置疑，但對其膨脹補償縫隙能力的研究則較少，本文針對膨潤土的膨脹性質(zhì)展開了一系列的試驗研究，以此反映膨潤土的膨脹補償能力，并進

4、行相應(yīng)的軟件模擬，主要工作內(nèi)容如下： (1)選擇我國性質(zhì)較好的河南某地的鈉基膨潤土，并通過實驗測定其基本性質(zhì)指標(biāo)。 (2)對不同干密度的膨潤土試樣進行無荷載和有荷載的膨脹率試驗，探討相關(guān)規(guī)律，并建立膨脹應(yīng)變與干密度，以及膨脹應(yīng)變與軸向應(yīng)力之間的關(guān)系式。 (3)通過室內(nèi)試驗研究膨潤土在膨脹變形受限制情況下的膨脹應(yīng)力特征，建立了膨潤土膨脹力與干密度之間的關(guān)系式。 (4)運用同濟曙光有限元正反分析軟件分析膨潤土