基于驷马山分洪道膨胀土高边坡的稳定计算

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1、基于驷马山分洪道膨胀土高边坡的稳定计算0工程概况驷马山分洪道是一条跨苏、皖两省的人工开挖河道，位于滁河南岸，上起滁河干流右岸和县的金射与电镜扫描试验。试验结果表明：测区内土样的矿物成分差别不大，主要由碎屑矿物和粘土矿物组成，碎屑矿物中钠长石占8~10%，钾长石占2~6%；银浆，向东南穿过驷马山切岭，经石桥镇、乌江镇，石英占18~28%，至驻马河口汇入长江，河道全长27.4km。分洪道是粘土矿物中蒙脱石占31~36%，伊利石占18~28%，1969年底开工建设，1971年竣工通水，为当地农业灌溉、滁河分洪和航运的一条重要水道。分洪道自19

2、74至2008年间先后发生大的滑坡8次，小的滑坡30多次，上述滑坡并不都发生在边坡较陡的切岭段，有一些是在1∶5或更平缓边坡上出现。2008年汛期滁河发生大洪水，给沿河两岸造成巨大的经济损失，严重威胁了南京市的防洪安全。分洪道右岸扩挖，将分洪道分洪流量由目前的500m3/s扩大到1000m3/s的设计方案已获国家发改委的批准，工程即将进入实施阶段。如何解决膨胀土地区边坡稳定问题成为该工程的重要课题。1膨胀土的矿物化学成分膨胀土是一种含有大量亲水性矿物，湿度变化时有较大体积变化，变形受约束时产生较大的内应力的特殊土。为了解本地区膨胀土的矿

3、物成分，我们对这一地区进行分区取样，对试样进行X射线衍1高岭土占6~13%，各类矿物成分统计情况见图1。百分含量(%)305图1膨胀土矿物成分测区土样的主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3三种氧化物，总的含量大于85%，粘土粒的硅铝分子比率为6.5~8.0，表明膨胀土的粘土矿物成分以蒙脱石为主。蒙脱石的晶格构造是由许多相互平行的单位晶胞组成，晶胞连结力弱，水分子与交换阳离子可无定量地进入，因而膨胀土表现出高度的亲水性。2膨胀土的胀缩特性2.1膨胀特征膨胀性是由于土中亲水性矿物不断吸收水分试验结果表明，土样干重度rd一定时，膨胀

4、力Pe的变化主要受含水率ω的控制，并表现出一定的线性相关性。子，引起土体体积随吸入水量的增加而增大的特性。2.2收缩特性工程区属江淮丘陵区，上覆地层以重粉质壤土或粉膨胀土的收缩是土中水分在蒸发过程中其体积质粘土为主，呈棕黄、黄褐色、浅棕红色，可塑~缩小的现象，当土中含水率减少到一定值时，土的硬塑状，含铁锰质结核，强度较高。室内试验测得体积将随之收缩到一定限度而不再继续缩小。试验土体自由膨胀率δef一般为60~75%，少量深部粘性中采取大量的土样进行缩限、体缩率和线缩率的测土自由膨胀率δef大于90%，膨胀潜势以中等为主，部分膨胀潜势为强

5、。为了解膨胀土在不同荷载情况下的膨胀特性，试验时做了大量有荷载下的膨胀率δep测定试验，试验荷载分别为25、50、75、100、150、200、250、300kPa，其典型试验结果如图2所示。6420p(%)膨胀率δe从表中可知：土样干重度rd在15.5~16.6kN/m3，天然含水率ω在18.5~22.4%，体缩率δv在13.69~17.83%，线缩率δ3膨胀土的裂隙特征si在2.68~4.25%，缩限ωs为7.8~10.2%，说明试样具有较强的收缩特性。图2不同压力下的膨胀率试验试验结果表明：膨胀率δ多趋向于零。ep多在1.5~2.

6、0%，少由于土体的膨胀软化和收缩开裂，不断的交替ep量达2.5%，一般当压力达150kPa是，膨胀率δ循环，最终导致土的体积和状态的变化，引起开裂。野外实地调查期间，旱季地表或坡面裂隙呈网纹状分布，一般长0.3~3.0m，局部长度大于5.0m，深度一般以0.5~2.0m具多。雨季小的裂隙大部分闭合，仅可见到少量呈零星状分布的大裂缝。在分析试样的微观结构时发现：试样固体颗粒具有一定的方向度，因此推断试样膨缩变形具有各向异性的特征。为查明这一特征与裂隙形成的内在(kPa)膨胀力Pe含水率增加量Δω(%)联系，试验时对样本的竖向收缩率δsi和

7、横向收缩率δsd进行测定，结果见表2。由试验结果可知，竖向收缩率δsi和横向收缩率δsd的比值（δsi/δsd），在0.53~0.67之间，均小于1.0，土体横向收缩量明显大于竖向收缩量，具明显的各向异性特征。2图3含水率增加量与膨胀力关系曲线测区内膨胀土膨胀力Pe的变化范围一般在45~85kPa。试验时选取了一组干重度相近、含水率差异较大的土样进行膨胀力Pe测试，以分析含水率ω的变化与膨胀力Pe的关系。试验选取土样干重度rd为15.2~15.6kN/m3，含水率ω在16.4~22.4%之间，试验结果见图3。有以下特征：①滑动往往发生在

8、持续降雨的季节；②以浅层滑动为主，中厚层滑动较少；③大多滑坡是渐进式或牵引式的；④在相当平缓的边坡上亦有滑坡。膨胀土滑坡的这些特征，除了受当地的气象和地形等因素影响外，主要是由膨胀土的自身特性所决定，勘察中