南阳压实膨胀土膨胀变形规律研究 Research on deformation disciplines of compacted expansive soil in Nanyang.pdfVIP

第3期 水利水运工程学报 No．3 AND 2011年9月 HYl嗍K卜sI口ENCEENGD咂E尉州G Sep．2011 南阳压实膨胀土膨胀变形规律研究 王顺，李涛涛，王林，聂琼 (中国地质大学工程学院，湖北武汉430074) 摘要：以南水北调中线一期工程南阳陶岔一沙河南渠段中等膨胀土为研究对象，对压实膨胀土的膨胀变形进行 了研究探讨，并对不同初始含水率、压实度和上部荷载的线胀率进行了拟合分析，得到压实膨胀土在有侧限约 束条件下的有荷膨胀率与上部荷载之间呈半对数关系，在此基础上，提出了同时考虑压实度、含水率和上部荷 载的拟合方程，并可用此方程对实际工程的膨胀变形量进行简单计算．结果表明：用一定厚度的非膨胀土填盖 中等膨胀土渠坡，可以有效抑制渠坡的膨胀变形． 关 键 词：南水北调工程；压实膨胀土；膨胀率；初始含水率；膨胀变形 中图分类号：TU443 文献标志码：A 南水北调工程是为缓解我国北方水资源严重短缺局面而兴建的重大战略性水利基础设施，其中线工程 240 全长1 km，需穿越膨胀土地区．膨胀土的吸水膨胀、失水收缩特性会对渠线造成不利影响，例如破坏土体 结构、降低其力学强度，影响渠坡稳定和破坏渠道衬砌．大量事实表明：膨胀土的胀缩变形是其对建筑物产生 危害的主要原因¨。1．因此对膨胀土膨胀变形的研究具有现实意义． 膨胀应变试验，提出轴向膨胀应变与轴向应力的对数呈线性关系．国内学者徐永福等∞。51研究了宁夏膨胀土 的膨胀变形，并认为在相同上覆荷载作用下，膨胀土膨胀量与初始含水率(指质量分数，下同)呈线性关系； 李献民等M1研究表明，膨胀力曲线和膨胀量曲线的变化规律均为指数关系；张爱军。刊和章为民旧1等研究了 考虑初始含水率、初始干密度和上覆压力3个因素耦合变化的膨胀变形计算模式，并得到膨胀土的膨胀模 型．在膨胀土的实用变形研究方面，大多数研究者只是建立了膨胀应变与初始含水率、土体上覆压力、干密度 间的单变量关系式，而膨胀土的膨胀应变与其初始含水率、干密度(压实度)以及所处的应力条件有密切关 系，单因素关系式并不能完全反映膨胀土的膨胀变形，因此有必要研究膨胀应变与其初始含水率、干密度 (压实度)及上覆荷载三者之间的关系，建立膨胀应变与膨胀土初始状态之间的关系． 结合南水北调中线工程的膨胀土问题，笔者对南阳陶岔一沙河南渠段的膨胀土样进行了大量试验研究。 并分析其膨胀特性及变形规律．该规律对定量研究膨胀土的膨胀变形、预测膨胀土渠坡可能产生的变形危害 有着非常重要的意义，并可为该渠段渠坡的设计和施工提供科学依据． 1 试 验 钙质结核，将土样拌匀，剔除结核类物质，并将土样尽量捣碎．土样的物理力学性质见表1．膨胀土的粒度成分 mm。d5．0 mm。d2．0 mm≤ 为粒径d≥5．0mm的占1．4％，2．0 mm的占0．8％，0．5 mm的占3．0％，0．25 收稿日期：2010—09—05 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：王顺(1986一)，男，湖北武汉人，博士研究生，主要从事岩土体工程性质及稳定性研究． E—mail：ziyefen92015@163．corn 万方数据 第3期 王顺，等：南阳压实膨胀土膨胀变形规律研究 37 mm≤d0．255 mm≤d0．075 dO．5姗的占1．7％，0．075 mm的占1．2％，0．005 mm的占44．7％， 0．002mm。d0．005 mm的占17．8％，d≤0．002toni的占29．4％．根据《膨胀土地区建筑技术规范》‘