南水北调中线一期工程总干渠膨胀土（岩）渠段膨胀性分等有关问题的探讨

本文针对南水北调中线一期工程总干渠在可行性研究阶段存在膨胀土（岩）渠段膨胀性分等标准不同,致使相关设计要求及工程处理措施易出现不具针对性、技术经济不合理等问题,通过对可行性研究阶段和初步设计阶段不同渠段膨胀性分等方法进行分析研究,提出在初步设计阶段统一渠段膨胀性分等标准的建议,以便于统一总干渠同等岩性、同等膨胀性渠段所采取工程处理措施的设计要求,达到技术经济合理、可行。     

南水北调中线总干渠膨胀岩现场试验研究工作进入实施阶段

南水北调中线一期工程总干渠膨胀岩（土）试验段工程现场试验选址在河南省新乡市潞王坟。众所周知,膨胀岩（土）因其遇水就胀,失水即缩（裂）的特性极易造成建筑物边坡的不稳定,     

膨胀岩渠坡变形和破坏特征研究

膨胀岩的边坡稳定主要受地层岩性、地质结构和构造、膨胀等级、地下水环境等因素控制,由于岩和土的生成历史不同,导致它们的矿物成分、胶结强度也有所不同。根据南水北调中线工程新乡潞王坟膨胀岩现场试验段裸坡试验区的人工降雨试验,分析了膨胀岩渠坡的变形和滑动特征。试验成果显示：膨胀岩渠坡的变形和破坏特征主要表现为雨淋沟、坡面隆起和局部浅层滑动;造成破坏的主要外在因素是施工卸荷、干旱 半干旱气候和降雨。研究成果为膨胀岩渠坡设计和破坏机理的分析提供了基础。     

膨胀岩湿化崩解特性及膨胀性快速鉴别研究

湿化崩解是膨胀岩的一个重要特性,崩解性是由其膨胀性等级、含水率、结构特征以及矿物成分等决定的。为了解南水北调中线工程南阳地区膨胀岩湿化崩解特性,进行了现场取样和室内试验。介绍了膨胀岩湿化崩解特性的试验方法和试验过程,重点研究了膨胀性等级和含水率对膨胀岩湿化崩解特性的影响,讨论了不同膨胀性等级的膨胀岩湿化崩解特征。在大量试验分析、研究的基础上,提出了以湿化崩解特征作为初判指标,实现了对南阳地区膨胀岩膨胀性等级的快速鉴别。     

干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究

为探究膨胀土渠堤表面风干、地下水位升高和侧坡渗水等因素对其稳定性的影响,防控由此引发的现场灾害,开展了填方渠坡室内模型试验,研究了南水北调渠堤膨胀土含水量波动对渠坡变形和裂缝发育规律的影响,分析了边坡变形值、裂缝长度宽度与含水率、时间和渗水位置的关系,揭示了膨胀土含水量波动的致灾过程和时空发育规律。试验结果表明：(1)旱季坡面水分蒸发导致渠坡表层200 mm深度内首先产生垂直坡表面的“V”形簇状纵向裂缝,后逐渐水平发育,坡面最大沉降值为4 mm, 15 d后沉降趋于稳定;(2)雨季渠堤下部地基水位抬升使渠堤底部膨胀土发生显著膨胀,渠堤整体抬升3.32 mm;(3)在渠堤侧坡渗水中心点附近土体含水量上升8%以上,坝堤内自由水沿纵横向不均匀扩散而引起土体各向不均匀膨胀变形,并在右坡坡脚处产生长400 mm、宽14 mm的宽大裂缝;(4)基于膨胀系数的地基变形计算公式可以较好地预测渠坡浸水后各位置的变形量,有助于依据土体含水量判别各点的变形状态,为渠堤稳定性分析提供参考。     

南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状,分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩;格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 , 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩,其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩,且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

降雨入渗下膨胀岩渠坡失稳的原位试验研究

 为研究在降雨入渗条件下的膨胀岩（土）渠坡土-水相互作用机理及滑坡成因,在河南新乡南水北调中线工程潞王坟试验段裸坡试验区对不同坡比的 2 个膨胀岩渠坡进行人工降雨试验,试验中跟踪观测渠坡下渗强度、含水率、吸力及水平位移对降雨的响应规律。对观测成果进行分析后认为,在供水强度大于渠坡下渗能力的情况下,降雨强度及坡度对下渗强度没有影响;裂隙发育深度以内土层受降雨影响最为严重,其含水率在干湿循环过程中大幅波动;不论是陡坡还是缓坡,滞水层的存在均使浅层吸力大幅下降;水分入侵只是膨胀岩（土）渠坡滑动破坏的一个诱发因素,干湿循环所引起的裂隙发育与强度衰减才是其根本原因。     

膨胀岩裂隙发育的现场观测及描述方法研究

基于图像灰度化及二值化的数值处理技术,提出了膨胀岩裂隙度的概念及定量描述方法。在南水北调中线新乡潞王坟试验段进行了膨胀岩裂隙观测试验,定量分析了膨胀岩边坡在干湿循环中的裂隙的变化规律及其与含水率的相关关系。分析表明,膨胀岩裂隙的发育与天气变化密切相关,随着干湿循环的发展,裂隙的宽度和裂隙度逐渐增加,利用 Matlab 数字图像处理方法得到的裂隙率可以较好地描述裂隙的发育和发展情况     

南水北调中线总干渠潞王坟试验段工程

<正>南水北调中线一期工程总干渠潞王坟试验段位于新乡市凤泉区潞王坟乡,全长1.5km。主要任务:一是通过试验研究,为工程优化提供依据,指导南水北调中线工程总干渠膨胀岩(土)渠段的大面积施工;二是试验结束后,恢复至设计断面,作为南水北调中线工程总干渠     

特殊岩土渠坡排水方案计算分析及实施

在膨胀岩渠坡采用换填黏性土方案处理的基础上,对其排水方案进行了计算分析,得出不同边界条件下的相关渗流分析结果。依据对成果的分析,提出了预测地下水水位或施工期地下水水位低于渠底的渠段、预测地下水水位或施工期地下水水位高于渠底3 m以内和高于渠底3 m以上渠段渠坡排水的处理措施。所采取的排水系统相对独立,根据地下水水位及膨胀岩渠段所处位置的不同,采取了不同形式的排水布置,并对坡顶截流沟进行防渗处理。     

南水北调中线工程膨胀岩现场大型直剪试验

为了全面准确地反映南水北调中线工程膨胀岩的原位特性,对其总干渠沙河南—漳河南渠段的两处典型地段,在地质勘探和室内中型直剪试验的基础上,进行了现场膨胀岩大型直剪试验,对试验成果进行了分析论证,认为现场大型直剪试验试样尺寸小、扰动性小、所代表的岩体范围广,其成果能反映岩体的原位特性。建议:禹州太和渠段抗剪强度指标取c=20 kPa、φ=22.7°;宝丰岭湾渠段抗剪强度指标取c=10 kPa、φ=15.6°。     

河北磁县膨胀岩（土）现场鉴别方法研究

南水北调中线工程河北省磁县段广泛分布的上第三系中新统(N1)地层中大部分黏土岩具有膨胀性,强、中、弱、非膨胀岩(土)交错分布,可与其他地区膨胀岩(土)进行对比研究。通过野外鉴别与室内试验数据判别,对研究区膨胀岩(土)各指标之间的相关关系进行分析,总结了从颜色、结构构造、裂隙发育特点等宏观工程地质特征,得出了膨胀岩(土)膨胀等级的野外快速鉴别方法。研究结果对工程处理方法选择、施工开挖、野外施工地质工作都有积极意义。     

膨胀岩渠坡处理措施现场试验研究

文章详细介绍了南水北调中线一期工程总干渠潞王坟膨胀岩试验的地质条件、模拟工况以及现场开展的试验研究工作。通过开展现场碾压试验、现场仪器埋设和监测、局部破坏试验、人工降雨试验以及原位渗透试验,获得了不同处理措施的施工碾压参数、施工压实质量控制指标;建立了一套较为完善的膨胀岩渠坡现场仪器埋设流程和监测系统,通过该监测系统,可以获取较为详细的气象资料及膨胀岩渠坡力学特性参数的变化规律,验证了不同处理措施的加固效果。研究成果为膨胀岩渠坡处理措施的选择提供了科学依据,也为膨胀岩地区类似工程提供了经验。     

大型输水渠道膨胀土(岩)渠段边坡稳定分析

膨胀土(岩)工程特性特殊,易造成边坡失稳、滑塌,因此对膨胀土(岩)渠坡的稳定性进行分析尤为重要。针对膨胀土(岩)渠段不同的破坏模式提出了相应的边坡稳定分析方法,并给出了边坡稳定分析时参数取值的经验方法:对于有明显裂隙面的裂隙强度控制下的渠坡滑动采用极限平衡法中的摩根斯坦-普拉斯法(Morgenstein-Price Method)进行计算(滑裂面为裂隙结构面),对于无明显裂隙面的渠坡采用极限平衡法中的毕肖普法(Bishop)进行计算(搜索最危险滑动面)。以南水北调中线工程干渠某膨胀土(岩)渠段为例进行渠坡稳定分析,指出:对于南水北调中线工程土体参数,弱膨胀土黏聚力取峰值强度,中、强膨胀土(岩)体强度采用分带选取原则,在大气影响带(0～2.5 m)范围内取残余强度,在过渡带(2.5～4.5 m)范围内黏聚力按峰值强度的0.5～0.7倍取值、内摩擦角按峰值强度对应内摩撑角的0.7～0.8倍取值,4.5 m以下非影响带黏聚力取峰值强度。     

膨胀土抗剪强度的尺寸效应研究

膨胀土岩问题是南水北调中线工程的主要工程地质问题之一,要解决此问题,理地确定其强度指标.通过对室内剪切试验和现场大剪试验结果进行分析对比,发现两者之间存在差异,即尺寸效应,因此对形成尺寸效应的原因进行了分析.根据尺寸效应的情况,提出了室内试验抗剪强度取值的折减系数,希望能对膨胀土抗剪强度建议值的选取提供帮助.     

高地下水位膨胀岩渠坡稳定性分析研究

膨胀岩渠道边坡稳定性问题是南水北调中线工程中的关键性技术问题。膨胀岩具有吸水膨胀、失水收缩的特殊性质,反复胀缩变形导致强度衰减,易对渠道边坡造成危害。文章以南水北调中线工程安阳段为例,在强降雨导致地下水位升高的影响下,渠道边坡发生失稳破坏,在考虑膨胀岩特殊性质的基础上,运用极限平衡理论和有限元理论进行分析计算,对失稳原因做出分析。     

膨胀土(岩)渠道破坏机理和处理技术研究

通过多种研究手段综合研究了南水北调中线工程总干渠膨胀土（岩）渠坡破坏机理,提出了适合的膨胀土（岩）渠坡稳定性分析方法;针对性地研究了膨胀土（岩）渠道的处理措施,主要措施在试验渠段进行了现场验证比较,提出了经济可行的处理方案。研究成果不仅为南水北调中线工程膨胀土（岩）渠坡处理提出更为可靠合理的解决方案,其研究思路和成果也可供类似研究和工程应用参考。     

膨胀岩的判别分级与隧洞工程

在分析泥质膨胀岩的影响因素，讨论国内外泥质膨胀岩的判别准则及分级标准的基础上，提出了隧洞工程中膨胀岩判别分级方法的建议，探讨了甘肃省上第三系黏土类岩石的膨胀特性。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡稳定分析

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。