膨胀土（岩）渠坡现场监测技术研究

膨胀岩（土）是一种在自然地质过程中形成的多裂隙性、胀缩性地质体,其黏粒成分具有强亲水性,导致膨胀岩（土）体反复变形、裂隙发育,对渠道工程具有严重破坏作用。因此,合理的监测系统、监测仪器选型及埋设技术,将直接影响膨胀岩（土）渠坡监测成果的真实性和有效性。根据南水北调中线一期工程南阳、新乡膨胀土、岩试验段现场工作成果,从监测项目、系统组成、仪器布置、仪器选型、埋设技术等方面,系统地总结了膨胀土（岩）渠坡监测技术和实践经验。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡稳定分析

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。     

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.     

膨胀岩渠坡变形和破坏特征研究

膨胀岩的边坡稳定主要受地层岩性、地质结构和构造、膨胀等级、地下水环境等因素控制,由于岩和土的生成历史不同,导致它们的矿物成分、胶结强度也有所不同。根据南水北调中线工程新乡潞王坟膨胀岩现场试验段裸坡试验区的人工降雨试验,分析了膨胀岩渠坡的变形和滑动特征。试验成果显示：膨胀岩渠坡的变形和破坏特征主要表现为雨淋沟、坡面隆起和局部浅层滑动;造成破坏的主要外在因素是施工卸荷、干旱 半干旱气候和降雨。研究成果为膨胀岩渠坡设计和破坏机理的分析提供了基础。     

膨胀岩渠坡处理措施施工工艺研究

南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡主要采用换填黏性土料、土工格栅、土工袋这 3 种不同处理措施。针对这 3 种处理措施,比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下的压实效果。结合室内试验分析,提出了不同处理措施的施工碾压参数和施工压实质量控制指标。试验成果为合理制订设计方案,施工单位选取施工机具、碾压施工参数,以及施工质量控制等工作提供了有效的依据。     

膨胀土渠坡处理效果的离心模型试验研究

 南水北调中线工程是解决华北水资源危机的一项重大基础设施,全长 1 400 余 km ,穿越膨胀土 ( 岩 ) 渠段长约 340 km 。为研究南水北调中线工程膨胀土渠坡处理方案的处理效果,在总结已有研究成果的基础上,采用离心模型试验方法,开展了衬砌、换填黏性土＋衬砌、土工格栅回填弱膨胀岩＋衬砌 3 种处理方案的离心模型试验,并比较了换填黏性土方案中不同厚度的影响。试验研究中,模拟了衬砌失效的漏水工况、渠道长年输水工况及快速疏干的检修工况。观测了垂向变形、孔隙水压力和土压力变化,并采用图像处理技术,分析了试验过程中渠坡的变形,比较了各处理方案的处理效果。     

膨胀岩渠坡不同处理措施压实效果研究

将开挖的膨胀岩作为回填料是南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡处理措施中的大胆尝试。比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下,土工格栅＋泥灰岩开挖料、换填黏性土料、土工袋＋泥灰岩开挖料等三种不同处理措施的压实效果。研究表明,开挖出来的泥灰岩膨胀岩用作回填材料时,压实度宜控制在90%左右,并根据不同处理措施现场碾压的压实效果,提出了相应处理措施的施工碾压参数及施工质量控制标准建议值。     

降雨入渗下膨胀岩渠坡失稳的原位试验研究

 为研究在降雨入渗条件下的膨胀岩（土）渠坡土-水相互作用机理及滑坡成因,在河南新乡南水北调中线工程潞王坟试验段裸坡试验区对不同坡比的 2 个膨胀岩渠坡进行人工降雨试验,试验中跟踪观测渠坡下渗强度、含水率、吸力及水平位移对降雨的响应规律。对观测成果进行分析后认为,在供水强度大于渠坡下渗能力的情况下,降雨强度及坡度对下渗强度没有影响;裂隙发育深度以内土层受降雨影响最为严重,其含水率在干湿循环过程中大幅波动;不论是陡坡还是缓坡,滞水层的存在均使浅层吸力大幅下降;水分入侵只是膨胀岩（土）渠坡滑动破坏的一个诱发因素,干湿循环所引起的裂隙发育与强度衰减才是其根本原因。     

水位升降速度及降雨对膨胀岩边坡稳定性的影响

为研究水对膨胀岩边坡失稳的影响,以南水北调中线工程河南安阳第一施工标段渠坡为工程实例,利用GEO-SLOPE软件中的seep/w模块和slope/w模块,研究在蓄水条件下,不同水位升降速度及降雨对膨胀岩边坡渗流场和稳定性的影响。结果表明：水位变化速度对膨胀岩边坡的渗流场有较大影响,较大水位上升速度对膨胀岩边坡稳定性有利,但过快的水位下降速度不利于膨胀岩边坡的稳定性,降雨会显著降低膨胀岩边坡的稳定性。     

膨胀土渠道边坡稳定性研究

边坡稳定性是岩土工程中的一个难点,其中膨胀土渠道边坡稳定性更是一个世界公认的难题。膨胀土在我国的分布范围十分广泛,许多工程建设项目都需要涉及到膨胀土的处理,膨胀土具有吸水膨胀失水缩小的特性,在经过反复干湿循环后会导致膨胀土内部出现裂隙,进而造成膨胀土强度降低,引起失稳现象。对此,文章分析了膨胀土的特性,阐述了膨胀土边坡失稳机理,最后对膨胀土边坡稳定性进行了实验分析。     

南水北调中线工程总干渠膨胀土边坡稳定问题

本文分析了膨胀土的超固结,裂隙及膨胀特性。论述了膨胀土地区滑坡发生的机理。提出几种边坡分析方法,边坡防护和滑坡处理的措施。     

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。     

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。     

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.     

南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状,分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩;格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 , 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩,其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩,且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

膨胀岩高地下水渠段换填施工的实践

文章针对南水北调中线一期工程总干渠黄河北某段膨胀岩高地下水位复杂地质环境施工存在的问题,分析了该段水文地质条件的特点以及其对工程安全和工程质量的影响。有针对性的提出采取"放为主,抗为辅"的施工理念。通过施工中的各种不同的排水措施的实施,较好的完成了施工任务,经过长时间的检测,施工质量满足要求,工程可安全的运行。通过南水北调工程实践证明"放为主,抗为辅"的施工理念能够较好的解决了这一问题,可为类似工程提供实践借鉴。     

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。     

土工合成材料在南水北调膨胀岩渠坡加固中的应用

重点介绍了土工格栅、土工袋 2 种土工合成材料在南水北调中线工程膨胀岩渠段渠坡处理工程中的应用情况、施工工艺等,结合现场原位试验对 2 种工程处理措施的效果进行了初步的探讨。研究结果认为, 2 种处理措施均对膨胀岩渠坡有一定的保护作用,土工格栅加筋处理措施的防渗性能和抑制膨胀变形的效果更好。     

大型输水渠道膨胀土(岩)渠段边坡稳定分析

膨胀土(岩)工程特性特殊,易造成边坡失稳、滑塌,因此对膨胀土(岩)渠坡的稳定性进行分析尤为重要。针对膨胀土(岩)渠段不同的破坏模式提出了相应的边坡稳定分析方法,并给出了边坡稳定分析时参数取值的经验方法:对于有明显裂隙面的裂隙强度控制下的渠坡滑动采用极限平衡法中的摩根斯坦-普拉斯法(Morgenstein-Price Method)进行计算(滑裂面为裂隙结构面),对于无明显裂隙面的渠坡采用极限平衡法中的毕肖普法(Bishop)进行计算(搜索最危险滑动面)。以南水北调中线工程干渠某膨胀土(岩)渠段为例进行渠坡稳定分析,指出:对于南水北调中线工程土体参数,弱膨胀土黏聚力取峰值强度,中、强膨胀土(岩)体强度采用分带选取原则,在大气影响带(0～2.5 m)范围内取残余强度,在过渡带(2.5～4.5 m)范围内黏聚力按峰值强度的0.5～0.7倍取值、内摩擦角按峰值强度对应内摩撑角的0.7～0.8倍取值,4.5 m以下非影响带黏聚力取峰值强度。     

高地下水位深挖方膨胀土渠坡运行期变形特征及其影响因素

以一调水工程南阳盆地一段高地下水位深挖方膨胀土渠坡为例,依据地质勘察、施工期和运行期资料,总结渠坡变形后的外观病害特征,阐述变形体潜在剪切变形带深度和几何形态,从工程与水文地质(土体膨胀性、裂隙结构面和地下水)、降雨等内外因素综合分析剪切变形机制,评判常用的防渗排水和加固支护处理措施的效果。结果表明:变形渠段地下水为上层滞水,埋深较浅,运行期受降雨影响明显,在多年反复湿胀干缩效应作用下,滞水区中短小裂隙逐步贯通,抗剪强度降低,渠坡产生侧向蠕动变形;潜在剪切变形带底面近水平、后缘面陡倾;防渗和排水措施能排出地下水并降低地下水位,抗滑桩和伞形锚等加固支护措施阻滑效果较好。