总干渠膨胀土渠坡处理措施探讨

从膨胀土的基本特性出发,探讨了南水北调中线总干渠膨胀土渠段的工程处理措施,提出了以解决膨胀土的裂隙性、膨胀性为主要目的的处理思路.     

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。     

土工袋处理膨胀土渠坡的压坡效果

针对膨胀土地区建设渠坡很容易导致渠坡失稳的问题,将这种膨胀土约束在土工袋中是一种有效的处理方法。运用毕肖普条分法分析了土工袋处理膨胀土渠坡后的稳定性。计算结果表明,经过土工袋处理后,渠坡稳定安全系数得到提高。     

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。     

"动态设计"是提高膨胀土(岩)段明渠渠坡处理措施设计质量的关键

中线总干渠膨胀土(岩)段渠坡处理措施设计研究是正在建设中的南水北调工程的重大关键技术之一.中线总干渠初步设计阶段膨胀土(岩)段渠坡处理方案充分借鉴国内外已有工程经验和新乡潞王坟膨胀岩、南阳靳岗膨胀土两试验段的试验成果,因国内外类似已有工程经验不多,且新乡和南阳两试验段地下水位相对较低、并且无强膨胀土(岩)渠坡,对于地下水位或上层滞水高于渠底以及强膨胀土(岩)渠段渠坡情况,初步设计阶段膨胀土(岩)段渠坡处理设计方案是否可保证渠坡的稳定是关注的问题.2010年汛期,正在施工中的安阳膨胀岩渠段出现了换填土体的失稳现象等表明,确保中线总干渠膨胀土(岩)段渠坡处理设计质量的关键是在施工过程中实行"动态设计","动态设计"可有效保证因地制宜实施适合于膨胀土(岩)段开挖渠坡的处理方案.     

降雨入渗对膨胀土渠坡稳定性的影响研究

膨胀土是一种遇水膨胀,失水收缩的特殊岩土,水对其力学特性影响显著。以南水北调工程中线河南境内某膨胀岩渠坡为例,考虑渗流场与应力场的双向耦合作用,采用有限元强度折减法,研究降雨入渗对膨胀土渠坡的抗滑稳定性影响。计算表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,渠坡抗滑稳定安全系数所有减小。考虑降雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响后,渠坡安全系数显著下降。     

膨胀岩渠坡处理土工格栅施工工艺研究

通过南水北调中线工程潞王坟段膨胀岩渠坡处理现场原型试验,对土工格栅处理措施的施工工艺进行了研究。指出影响施工质量的关键因素包括土工格栅翻包、开挖料的筛分及含水量调整、重复削坡及填筑,提出的简化翻包新方法减少了层层翻包及2次削坡和重复填筑工序,施工难度降低,工程量及投资也相应降低。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡处理措施

根据南水北调中线工程南阳段膨胀土的工程地质特性,对膨胀土渠坡的运行环境、处理措施、处理厚度及应注意的问题进行了现场试验研究。研究成果表明:采用换填非膨胀土或水泥改性土是处理膨胀土边坡行之有效的方法;弱膨胀土渠坡的换填厚度0.6~1.0 m、中膨胀土换填厚度1.0~1.5 m、强膨胀土换填厚度1.5~2.0 m。研究成果可用于南水北调中线工程膨胀土渠段的设计与施工。经处理的膨胀土边坡可以较大程度减轻其工程危害。     

南水北调工程膨胀岩渠坡换填改性土现场掺量试验研究

南水北调禹州长葛段工程膨胀岩渠坡挟填改性土掺量试验,通过开展室内试验、现场碾压试验及试验后的成果总结,获得改性土处理措施的施工碾压参数、施工压实质量控制指标,为南水北调工程禹州长葛段膨胀岩渠坡踟陛土处理换填施工提供教术支持。     

EPS用于膨胀土渠坡稳定的压缩与蠕变特性试验研究

聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)用于膨胀土渠道水下坡面的混凝土衬砌板下,发挥其减载、防水和保温功能,可减小作用于衬砌板上的膨胀压力,同时能保持膨胀土的基质吸力,从而对维护渠坡稳定起到十分积极的作用。为了更深入地研究EPS在受压时的力学特性,开展了3种密度EPS无侧限的单轴压缩与蠕变试验。结果表明EPS单轴压缩的应力-应变关系呈明显的非线性特征,据此提出了能完整描述其受压过程的本构模型;3种EPS即使在较小压缩应力的长期作用下,也会发生明显的蠕变。进一步指出了在寒区膨胀土渠坡衬砌结构应用的EPS选择中,应综合考虑EPS密度对其减载、防水和保温特性的不同影响;同时也应考虑EPS的压缩蠕变效应对于衬砌结构的影响。     

膨胀土边坡的失稳与加固

摘要：本文论述了膨胀土裂缝开展是边坡失稳的主要因素。裂缝使强度降低，裂缝开展深度使坡体分成强度显著不同的两个区域，裂缝还使雨水导入形成渗流，均引起边坡稳定性降低。裂缝的存在，清楚地解释了膨胀土滑坡表现出的浅层性、牵引性、平缓性、长期性、季节性、方向性。反过来说，这些特点的出现证明了膨胀土边坡易于失稳的机理是裂缝开展。从失稳机理出发，提出了土工膜覆盖避免裂缝开展的膨胀土边坡加固方法。作了两年现场试验，并有一年的工程实际应用，都表明了这种加固方法的简便和有效。     

膨胀土边坡的失稳机理及其加固

裂缝开展是膨胀土边坡失稳的主要因素。在裂缝开展区内的土体强度显著降低。由于天气的影响,随着土体干湿的交替变化,使裂缝深度随时间而不断发展,进入坡体裂缝中的雨水还会形成渗流。这些现象均引起边坡稳定性降低。裂缝的存在,可清楚地解释膨胀土滑坡表现出的浅层性、牵引性、平缓性、长期性、季节性、方向性。反过来说,这也表明膨胀土边坡易于失稳的机理是裂缝开展。从失稳机理出发,提出了采用土工膜覆盖避免裂缝开展的膨胀土边坡加固方法。两年现场试验及一年的工程实际应用,表明这种加固方法简便和有效。     

冻融过程对膨胀土渠道边坡劣化模式的影响

干湿作用和冻融作用是季冻土地区复杂环境的两种基本形式,深刻影响着输水渠道的长期稳定性。以北疆膨胀土渠道边坡为研究对象,开展了湿干循环及湿干冻融耦合循环作用下膨胀土渠道边坡劣化过程离心模型试验,探讨了湿干冻融耦合循环作用中的冻融过程对膨胀土渠道边坡劣化模式的影响。试验结果表明:湿干循环作用下膨胀土渠道边坡的劣化模式主要为浅层土体强度衰减和表面裂隙发育,同时伴随着显著的土体崩解剥落特征;湿干冻融耦合循环作用下膨胀土渠道边坡劣化过程中则未出现明显的土体崩解剥落现象,主要劣化模式为渠顶区域土体裂隙拓展、连通;湿干冻融耦合循环作用中的冻融过程使得渠顶处的渠水入渗量大幅增长,造成渠顶土体的干湿循环幅度增大,诱使膨胀土渠道边坡的劣化过程由浅层土体往深层土体发展,在宏观上表现为渠顶及渠坡水位线以上区域内裂隙的连通程度增高、拓展宽度及深度增大,并最终发展为贯穿渠顶的横向张拉裂隙。膨胀土渠道边坡在湿干冻融耦合循环作用下有着自贯穿渠顶的横向裂隙发生失稳破坏的趋势。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡稳定问题及对策

重点分析了非饱和膨胀土边坡失稳的原因,在降雨入渗的条件下,膨胀土常发生浅层滑动,这种滑动与通常饱和土的边坡失稳的原因是不同的.为了弄清膨胀土边坡滑动(主要是浅层滑动)的机理,在南水北调中线工程渠道附近进行了大型人工降雨试验,得到了有意义的结论.由此认为,采用通常饱和土边坡稳定分析方法来校核非饱和膨胀土边坡的稳定,对于深部过于保守,而对浅部则不够安全,因此是不合适的.根据非饱和膨胀土边坡失稳的机理提出了防止边坡浅层滑动的对策措施.     

南水北调中线膨胀土开挖边坡破坏特点与机制

南水北调中线工程沿线分布有近387 km长的膨胀土(岩),渠道边坡开挖施工期内共出现百余处大小不一的滑坡。针对施工期膨胀土开挖边坡稳定性差异,从时空分布、气候环境、地质条件、岩土结构以及膨胀性等级多个方面,分析总结了渠道边坡的破坏特点和形成机制。研究表明,渠道开挖过程中滑坡发生频度主要受控于岩性、膨胀性、结构面、岩土体结构及气候环境等因素,且土体结构和气候环境是造成施工期边坡稳定性差异的主要因素,而长大结构面的发育程度则直接影响和控制着滑坡形成的规模及数量。     

新开挖边坡膨胀土膨胀变形量模拟方法研究

膨胀土膨胀变形量的量测对边坡的变形累积研究具有十分重要的意义。新开挖边坡土样的膨胀变形受到卸载及含水率变化的综合影响,而现行规范中线膨胀率测定方法的含水率变化较小,无法模拟新开挖边坡含水率实际状态。为此,按新开挖边坡的含水率及荷载变化方式设计了模拟试验,并将试验结果与现行规范方法的结论进行对比分析。分析结果表明:采用规范试验方法测得的线膨胀量值偏高;土体位置越浅,含水率及上覆荷载的变化方式对线膨胀率的测定影响越大,对新开挖边坡土体线膨胀率的测定应考虑含水率的变化。研究结果可为膨胀土边坡工程建设提供理论支持。     

滴灌作用下膨胀土边坡表层含水量影响因素分析

含水量是影响膨胀土裂隙开展的关键因素,基于控制含水量(后称"控水")的思路治理膨胀土边坡的方法具有重要的工程意义。提出利用滴灌加湿作用控制膨胀土边坡裂隙的理念。运用有限元分析方法,研究滴灌作用下膨胀土表层初始含水量、滴灌量、滴灌历时以及坡度等关键敏感性因素对边坡表层含水量的影响规律。研究结果表明:膨胀土具备较强的保水性能;初始含水量低、持时短、大间距的滴灌,不利于土体水分重分布;多点源交汇滴灌下的坡度越大,滴灌浸润范围越大。因此,可通过开启较高的滴灌临界含水量、设置较大坡度以及合理的滴头水平间距来增强膨胀土边坡表层土体的加湿效果。     

鄂北调水工程膨胀土渠道滑坡破坏机理及处置措施研究

基于鄂北调水工程109+620—109+800段典型膨胀土渠道滑坡现场调研资料与试验数据,从裂隙、大气降雨、施工及防护措施等方面对膨胀土渠道滑坡原因进行了探讨,研究了膨胀土滑坡的破坏机理,同时采用刚体极限平衡法(M-P法)对优化设计施工前后的边坡抗滑稳定安全系数进行了模拟分析验证。结果表明:该膨胀土渠道滑坡主要受土体裂隙控制,雨水的劈裂作用起到连通贯穿裂隙的作用;上部弱膨胀土在大气降雨影响下发育陡倾角裂隙,往往形成滑坡体后缘下挫变形;坡脚及基底中等膨胀土发育无规则缓倾角长大裂隙,为边坡滑动提供软弱滑动面或滑动带,形成滑坡前缘;久强降雨软化边坡表层土体,降低其强度,同时雨水进入裂隙中对土体起到破裂作用;多次干湿循环贯通土体各向异性裂隙,生成深层软弱滑动面或滑动带;施工不当与防护措施不足是导致此次膨胀土滑坡的人为因素。为保障工程后期膨胀土边坡稳定,应遵循快速施工、地质预测、动态设计、及时封闭、尽早回填的原则,选择合理边坡坡比,建设有效排水系统并硬化顺延覆盖一级边坡,对边坡垮塌或滑动进行实时监控量测。