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。     

膨胀土-超细水泥-粉煤灰灌浆材料性能试验研究

为满足膨胀土地区输水渠边坡裂缝灌浆材料对流动性、稳定性和安全性的要求,利用当地弱膨胀土作为稳定剂,结合超细水泥与粉煤灰制备复合型灌浆材料,开展了复合浆液黏度、析水性、结石体强度和密度特性的试验研究。探究了不同水固比和材料配比对灌浆材料性能影响规律,结合SEM图像分析了结石体的微观结构,最后通过室内模拟试验探讨了灌浆后浆-土界面胶结情况。结果表明：固体材料中,膨胀土质量占比介于30%～70%、粉煤灰介于12%～24%之间时,水固比为1.0的浆液兼具良好的流动性和稳定性;降低水固比、提高膨胀土掺量可降低复合浆液析水率,改善浆液稳定性,添加粉煤灰能改善浆液流动性;灌浆后,浆液水分向土体渗透,伴随胶结物质迁移,在浆液和土体界面形成过渡层,有利于两者的黏结。研究结果可为膨胀土输水渠边坡裂缝灌浆材料的选取提供科学依据。