膨胀土裂隙发育与演化对边坡稳定性的影响研究

淠史杭灌区内滑坡地质灾害频繁发生,其危害程度高,但对于灌区内的膨胀土裂隙发育与演化对边坡稳定性的影响研究较少,该文对淠史杭灌区膨胀土边坡进行了综合研究,进行了大量的室内试验和长期现场观测并对试验数据进行分析与研究,最后利用FLAC软件模拟考虑裂隙的膨胀土边坡稳定分析。     

膨胀土裂隙电导特性

为了解膨胀土裂隙发育时所对应的电导变化规律,在室内进行了4组模拟裂隙发育位置、长度、深度、数目变化下电导随之变化的试验,采用人工方法模拟裂隙的展开.试验结果表明:通过监测土体电导能够发现裂隙发育位置;裂隙间的电导值随裂隙的长度、深度、数目的增加而减小.     

裂隙膨胀土边坡的湿热耦合特性及稳定性研究

为探究湿热耦合作用对裂隙膨胀土边坡的具体影响,将裂隙假定为无强度、无重度、渗透系数足够大的材料,建立数值分析的裂隙膨胀土边坡模型,进行时程为31 d的降雨蒸发模拟.对初始状态、干旱结束点、大暴雨结束点、二次干旱结束点和大雨结束点五个特殊时间点的温度场和湿度场进行分析,并监测全时程的安全系数变化.结论如下:坡顶和坡脚处的地表温度随时程变化分别表现为累积和消散现象,并且会在裂隙处产生一种温度"集中"效应;边坡受裂隙与下部土体渗透性差异的影响,形成局部的上层滞水现象,并对体积含水量和孔隙水压力的分布产生特殊影响;裂隙膨胀土边坡的安全系数随时程呈现先升高后降低的变化趋势,边坡的稳定性受大暴雨影响剧烈降低,并且这种降低在后续的干旱时程中持续发生.     

膨胀土裂隙三维空间分布特征试验研究

膨胀土裂隙性研究多集中在土体表面裂隙,然而实际工程中裂隙是沿三维空间上扩展,土体内部裂隙较土体表面裂隙要复杂得多,针对这一情况采用高精度工业三维CT技术对南阳膨胀土原状样进行扫描;采用医用CT对膨胀土试样裂隙发育过程进行CT扫描实验,研究膨胀土裂隙的三维空间分布扩展规律;采用Poremaster33高压孔隙结构仪进行压汞实验研究土体内部裂隙发育微观机理。从宏观三种尺度进行研究,结果表明:膨胀土原状样三维空间裂隙发育极为复杂,样品中存在几条交错的主裂隙,并延伸出细小裂隙裂隙将整个土样分割得极为破碎;重塑膨胀土样裂隙总是首先出现在土体表层,土样裂隙发育最剧烈的部位是与土体表面有一定距离处,与现场情况相吻合;初始含水率越高试样收缩越明显,脱湿后整体性越强;初始含水率降低土体内裂隙增多,土体被裂隙分割得愈破碎;原状土试样脱湿前后微观结构变化较剧烈,总孔隙体积急剧减小,但大孔隙所占相对比例急剧增加;重塑土样脱湿前后变化明显,脱湿后不同孔隙孔径分布曲线相对于脱湿前的最大区别在于曲线中的波峰被降低削減,波峰向大孔径方向移动。     

裂隙膨胀土渗流中裂隙模型建立方法研究

考虑裂隙对膨胀土渗透性的影响建立膨胀土裂隙模型,对于研究因降雨而形成的浅层滑坡灾害具有十分重要的意义。裂隙模型既要考虑符合现实情况也要考虑实施的可能性,为此提出一种结合现场裂隙图片、土体含水率和室内实验成果建立裂隙模型的方法。这种方法从达西定律出发建立了裂隙介质渗流的数学模型,基于裂隙膨胀土降雨实验对裂隙膨胀土降雨入渗过程进行简化,最后根据室内脱湿实验数据结果进行数值曲线拟合建立裂隙模型。将模型应用于Geostudio软件中,发现降雨入渗在裂隙膨胀土中的深度远大于无裂隙的情况,裂隙的存在对渗流场的影响主要表现为增大土体入渗边界,扩大降雨入渗的范围以及提高土体地表的入渗率。     

无荷和有荷条件下膨胀土电阻率变化规律的研究

利用双电极电阻率测量装置,通过室内无荷和有荷膨胀土的电阻率试验,对膨胀土的电阻率与含水率及上覆压力之间的关系进行了研究。试验结果表明:在无荷作用时,电阻率随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为15%时呈现跳跃性变化,电阻率与含水率呈负指数变化;在有荷载作用时,膨胀土的电阻率明显减小,电阻率仍然随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为10%时呈现跳跃性变化。膨胀土电阻率的主要影响因素是含水率,而上覆荷载对电阻率影响较小。     

膨胀土单向浸水膨胀时程特性试验与应用研究

通过膨胀土单向浸水膨胀试验，研究了单向浸水条件下膨胀土的膨胀时程特性，并运用神经网络方法对试验拟合参数进行了预测。结果表明：膨胀土的膨胀过程可分为吸水膨胀、加速膨胀和缓慢膨胀3个阶段，各阶段膨胀速率与时间呈半对数关系；试验拟合参数与初始干密度及含水量有关；利用修正的分层总和法可计算单向浸水边界条件下的膨胀土层任意时刻的膨胀变形量；通过裂隙两侧土体随时间膨胀过程的计算，可刻画出裂隙逐渐愈合的过程。     

蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟

为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较...     

基于数字图像相关技术的膨胀土边坡裂隙形态演化规律分析

为探究在干湿交替作用下膨胀土边坡的裂隙发育形态演化规律,以广西宁明地区膨胀土为研究对象,在室内对膨胀土边坡模型开展了7次干湿交替循环试验.首先,以数字图像相关技术为研究手段,实时监测并定量分析膨胀土边坡表面裂隙演变过程;其次,在膨胀土边坡内不同深度断面埋设含水率、基质吸力监测探头;最后,结合坡体表面裂隙监测结果,分析裂...     

膨胀土边坡稳定性研究进展

主要归纳总结了关于膨胀土工程性质及边坡稳定性研究的新成果。对膨胀土的胀缩特性及其物理力学指标进行了概括;对膨胀土裂隙的产生原因、定量表达及裂隙对工程的不利影响等方面分别进行了概述;对非饱和膨胀土强度方面的研究成果进行了归纳;对膨胀土边坡稳定性研究方法、影响膨胀土边坡稳定性的因子及其参数研究成果进行了总结。     

裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

在大气降雨和蒸发的作用下,膨胀土体收缩产生大量无序破裂裂隙,水分易向土体深部渗透,裂隙性膨胀土比同类非开裂土体具有更大的渗透性,容易使膨胀土地区的边坡滑坡。常规试验中采用完整的土样进行渗透试验,量测出的渗透系数与实际裂隙存在的膨胀土渗透性有数量级上的差异,为反映裂隙膨胀土的真实渗透性,对不同初始含水率相同压实度、相同初始含水率不同压实度的两组裂隙膨胀土样进行室内模拟降雨实验,研究其在降雨入渗条件下的渗透规律,得出以下结论：(1)不同压实度膨胀土样脱湿后都形成以宽、细裂隙构成的裂隙网络,表面裂隙形态各不相同,总体上随压实度降低土样主裂隙有由开放向连通闭合的趋势,高、低压实度土样表面裂隙率比中等压实度(75%)土样低;(2)不同初始含水率土样裂隙脱湿后表面裂隙形态差异大,初始含水率从高到低土样宽裂隙趋向于均匀、且细裂隙明显增多,主裂隙曲线形状随初始含水率降低由圆弧状向直线转变,高初始含水率土样表面裂隙率大,初始含水率降到一定程度时土样表面裂隙率基本相当;(3)不同压实度下裂隙膨胀土初始入渗率随压实度增大而增大,近于线性关系,其后短时间内急骤衰减,压实度大的土样衰减速率较慢,稳定后入渗率都处于10-4数量级;(4)不同初始含水率土样初始入渗率数量级相同,不同土样入渗率变化区别极大,入渗率衰减阶段的衰减速率与持续时间明显不同,初始含水率高的土样衰减速率较低、持续时间长,土样稳定后平均入渗率除极高初始含水率土样外其它基本相同,约为4 E-04cm/s。     

膨胀土边坡防护技术研究

膨胀土特性决定了其胀缩性大、吸水膨胀软化、失水收缩硬裂等特征。国内很多边坡都遇到了膨胀土防护治理难问题,且膨胀土边坡容易出现坍塌、滑移等问题,为后期施工和运营留下了安全隐患。本文结合南京市浦口区某公路膨胀土边坡工程实例,探讨了膨胀土边坡防护技术,并提出了有针对性的治理措施。实践证明,该设计及施工措施取得了良好成效,且经济合理,可为同类工程所借鉴。     

膨胀土边坡加固技术研究进展

膨胀土灾害是一类特殊岩土灾害,边坡滑动是膨胀土灾害的主要形式之一.本文简述了膨胀土边坡滑动的一般机理,提出膨胀土边坡滑动的根本原因在于膨胀土的胀缩性和裂隙性.按照"防渗保湿""治本消胀""刚性支挡""以柔制胀"和"刚柔并济"5种治理原则,对膨胀土边坡加固技术进行了详细的梳理和总结.研究结果表明:1)对于膨胀土边坡采用单...     

多效应耦合作用下膨胀土裂隙扩展规律研究

裂隙是影响膨胀土工程建设的决定性因素,研究膨胀土裂隙扩展规律有利于揭示膨胀土边坡失稳机理.目前的研究中仅关注了单一因素对膨胀土裂隙扩展的影响,而忽略了多种因素耦合作用下的作用机理.基于研制的可控制环境温、湿度的裂隙扩展试验系统,开展了16组不同环境湿度、温度及土样厚度下的裂隙扩展正交试验,系统测量了随时间变化的水分蒸发过程和裂隙动态发育过程,得出了膨胀土试样含水率变化特征及裂隙扩展规律.并基于多因素方差和极差分析方法,得出以下结论：水分蒸发对膨胀土裂隙扩展起决定性作用,水分蒸发速率变化过程包含稳定阶段、减速率阶段和残余阶段;不同因素影响下膨胀土裂隙扩展过程有统一的规律,不同条件下面积裂隙率随时间变化过程均符合logistic规律;裂隙总长度、裂隙平均宽度、面积裂隙率和体积裂隙率受土样厚度影响最大,受环境湿度影响次之;稳定阶段蒸发速率受环境湿度影响最大.     

南阳膨胀土裂隙扩展及室内降雨入渗实验研究

膨胀土在含水量降低时发生干缩开裂,给工程带来了极大的危害,其中降雨条件下裂隙膨胀土渗流问题是一
个典型的膨胀土工程问题。制备6 个相同的南阳重塑膨胀土样,在相同的环境下分别脱湿96,79,63,48,39,30 h,通
过数码拍照得到不同时刻试样表面裂隙图片,通过分析得到试样表面裂隙率;为了衡量裂隙在深部方向的发育情况,
使用煤油进行渗透实验,得到煤油入渗系数与脱湿时间、平均含水率、表面裂隙率的关系曲线;在油渗实验结束后进行
室内模拟降雨入渗实验,得到裂隙膨胀土入渗率的变化规律。通过对实验数据整理分析发现试样脱湿时间、试样平均
含水率、试样表面裂隙率、煤油入渗系数、降雨入渗实验径流开始时间、试样入渗率之间有良好的相互关系,降雨入渗
实验初期入渗率较大,入渗率随时间衰减很快,在15 min 内降低了两个数量级,脱湿时间越长的样初期入渗率越高,
衰减的也越快;入渗率在较短的时间内就开始趋于稳定,稳定后的入渗率随试样表面裂隙率线性增长,增长到一个峰
值后迅速降低。     

膨胀土挖方边坡防护措施研究

结合小河至安康高建公路工程实践,阐述了“膨胀土柔性挡墙＋植物防护”的膨胀土边坡治理方案,探索了膨胀土路基边坡“工程措施＋生态防护”的综合治理模式,有效的控制了高速公路工程得的膨胀土病害,同时,还促进了公路工程沿线的生态恢复,环保效益明显。     

高寒区膨胀土渠道边坡性能演变规律

位于我国西北地区高寒区的供水渠道大多数面对极端寒冷、异常干旱、复杂地质环境等恶劣自然条件,为了防止冻胀往往冬季不供水,渠道每年经历湿干?冻融循环过程.为了研究膨胀土渠道在反复湿干?冻融循环过程中的劣化机理,分别从湿干?冻融循环下膨胀土的裂隙损伤、强度衰减及渠道劣化演变3个方面阐述高寒区膨胀土渠道边坡破坏情况,具体包括:...     

膨胀土高路堑边坡特点与对策

近年来随着我国基础建设规模的发展,一些建筑工程中的病害越来越多的显现,这给建筑施工和建筑物功能的正常使用都造成了严重的破坏。笔者结合自己在道路施工方面的经验以及在教学科研岗位对实践的总结,对公路路堑边坡的施工及处治提出了自己的看法。     

膨胀土边坡的失稳特征与稳定性分析

以湖北当阳某膨胀土边坡实体工程为依托,结合工程实际调研和现场测斜数据,观测上覆堆载和膨胀力作用下膨胀土边坡的失稳滑移位置及其形状特征,分析膨胀土边坡的滑动破坏特征及其致滑机制.结合膨胀土强度参数、膨胀力等物理力学指标,基于Bishop法、Janbu法等基本思想,推导上覆堆载和膨胀力作用下的膨胀土边坡稳定性计算公式.基于...     

某高速公路膨胀土挖方边坡防护措施研究

本文结合高建公路工程实际,探讨膨胀土路基边坡综合治理的工程措施,从而减少膨胀土对高速公路的危害,该工程采取化学改良 无砂大孔混凝土排水骨架 植物防护方案,治理效果良好,保护行车交通安全和自然环境。