南京市马汊河膨胀土变形特性研究

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1、350科技研究城市道桥与防洪2012年8月第8期南京市马汊河膨胀土变形特性研究徐甲存，陈勇，花剑岚，张莉萍，李进(南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏南京210022)摘要：膨胀土反复的胀缩变形及裂隙的发展，是膨胀土边坡失稳的先决条件。在日晒雨淋的作用下，膨胀土干湿交替，大气影响深度范围下的膨胀土反复胀缩变形，通过对室内试验，通过干湿循环试验模拟膨胀土在自然环境的特性，研究表明：随着干湿循环次数的增多，膨胀土的相对膨胀率逐渐减小，绝对膨胀率增大，浸水后的最终膨胀率趋于稳定，干湿循环过程中，膨胀后试样高度增加，裂隙增

2、多，边缘土粒首先发生破坏，后向中间发展，直至裂隙贯通。关键词：膨胀土；膨胀率；干湿循环；胀缩变形中图分类号：U416．1*67文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)08—0350—02但晶格扩张理论仅仅局限于晶层间吸附结合水膜1工程概况的楔入作用(蒙脱石类具有膨胀晶格构造)，而没有马汊河为滁河通长江的重要分洪道，全长考虑粘土颗粒间及聚集体间吸附结合水的作用。13．63km。马汊河分洪道位于汊河集闸下游，是5事实上粘土膨胀不仅发生在晶格构造内部晶层之条分洪道中唯一没有建闸控制的，也是分流规模间，而且也发

3、生在颗粒和颗粒之间以及聚集体和聚最大的，不仅可宣泄通过汊河集闸下泄的流量，还集体之间[11。可以使下游沛河等区间的来水倒流人江，对中下双电层理论认为：粘粒表面带有一定量的负电游的防洪作用显著。经过多年的运行，马汊河行洪荷，由于静电引力的作用，在水溶液中会吸引水中断面不满足设计要求，对马汊河按规划方案实施的阳离子到土粒表面上来，带有负电荷的粘土矿物扩大是十分必要的。颗粒吸附水化阳离子合起来称为双电层[23】。双电层马汊河大纬路桥至冶南铁路桥2．5km河长范内的离子对水分子具有吸附能力，被吸附的水分子围内属切岭段，从马汊

4、河一期工程施工(1972年)在电场力作用下定向排列，在粘土矿物颗粒的周围至二期工程开工(1988年)前的十多年中，先后发形成表面结合水(水化膜)。由于结合膜增厚“楔开”生过(包括已有明显滑动趋势)较大规模的滑坡有土颗粒，从而使固体颗粒之间的距离增大，导致土体6处，滑坡河段岸坡总长约1600m，其大多发生膨胀。双电层理论是基于粘土颗粒表面双电层中的在1：3～1：4的缓坡段。结合水膜厚度变化来解释粘土胀缩现象的⋯。产生滑坡的主要原因之一为部分滑坡段有膨3膨胀土边坡特性胀土存在。局部段土具有中等膨胀性，当上覆压重小于土的膨

5、胀力时，河坡将会产生膨胀现象，使河膨胀土具有干缩湿胀及裂隙性、超固结性等特道破裂和滑移，并且膨胀性土泡水后力学强度明性，这些特性使得膨胀土路堑边坡与正常粘性土显下降，使河坡稳定性降低，膨胀土在该工程的滑路堑边坡有着不一样的特点。坡问题中起了不可忽视的负面影响。在自然气候作用下，膨胀土表层由于降水、蒸因此对膨胀土强度和变形特性的研究对滑坡发、地温等因素影响，在一定深度范围内膨胀土受的治理起到及其重要的作用。大气影响显著。开挖后的膨胀土坡面如不及时进行处理，受大气影响干燥时会产生大量的裂隙，裂2膨胀土胀缩变形机理隙的形成

6、主要有两个方面的原因：一是开挖卸荷对膨胀土胀缩变形机理研究运用最为广泛的使原有因压力而闭合的裂隙重新张开；二是坡面是晶格扩张理论和双电层理论。在缺少防护的情况下，天晴和多风的条件加剧了晶格扩张理论认为：土体的膨胀是由于膨胀原有和新增裂隙的宽度和深度，并促使土体内部土中存在着膨胀的晶格构造，晶格之间是以范德的结构裂隙进一步连接。裂隙不仅破坏了膨胀土华力相互连接，水分子容易进入晶胞间形成水膜的整体性，而且这些连通裂隙在下雨时成为雨水夹层，从而引起晶胞距离增大，导致土体体积膨胀。人渗的主要通道，使水分快速进入土体中并使在裂

7、隙周边的土体迅速软化，并逐渐向周围扩展，同收稿日期：2012—02—24时负孔隙压力(吸力)也迅速降低，由此大大地降低作者简介：徐甲存(1979一)，男，江苏徐州人，工程师，从事水利工程、岩土工程设计及工程勘察工作。了土的抗剪强度，使土体容易沿薄弱面滑动，因此2012年8月第8期城市道桥与防洪科技研究351裂隙是影响膨胀土土坡稳定的关键因素。胀阶段。李进l4l对宁淮高速公路膨胀土干湿循环变形4．3相对膨胀率及绝对膨胀率试验时，拍下各次干湿循环后裂隙发育情况，结果每次膨胀试验结束后将试样放在阴凉处风干见图l。至塑限含水

8、率，通过控制质量的方法来控制试样的干湿程度，然后将试样密闭24h，使水分均匀。在进行下一次浸水膨胀试验前用百分表来测量试■■■■样高度。定义相对膨胀率6和绝对膨胀率8。：干湿循环0次5次8次10次8r=，6h-一ho(1)图1膨胀土干湿循环变形试验裂隙发育情况hihO膨胀土在一次干湿循环后试样就和桶壁脱式中：h为试样膨胀稳定后的高度；hi为第i