膨胀土挡墙侧向膨胀压力研究

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1、水利学报年月第卷第期文章编号膨胀土挡墙侧向膨胀压力研究王年香章为民顾行文曾友金南京水利科学研究院江苏南京摘要通过大型模型试验研究了深层浸水条件下膨胀土挡墙侧向膨胀压力的变化规律结果表明随着浸水时间的增加挡墙侧向膨胀压力逐渐增长到最大值尔后若挡墙为不能移动时压力稳定在最大值附近但若挡墙是可移动的则压力逐渐减小至稳定值挡墙可动与不能移动的最大侧向膨胀压力之比约为挡墙可动时的最大侧向膨胀压力与稳定侧向膨胀压力之比约为综合考虑了膨胀力与含水率含水率变化与深度膨胀率与上覆压力膨胀力与膨胀率的关系提出了侧向膨胀压力计算方法分析了侧向膨胀压力的垂向分布模式和影响因

2、素计算结果与模型试验结果较吻合此外还推导了侧向膨胀压力的合力及其作用点位置关键词侧向膨胀压力膨胀土挡墙模型试验计算方法浸水中图分类号文献标识码研究背景膨胀土是一种具有裂隙性胀缩性和超固结性的高塑性黏土当含水率发生变化时会遇水膨胀失水收缩表现出明显的胀缩性早在世纪年代人们就从黏性土地基变形破坏和边坡失稳事故中认识到膨胀土的裂隙性造成的危害但并未引起足够的重视直到世纪年代美国等国家才开始研究膨胀土问题我国对膨胀土的最早认识和实践是世纪年代初期铁道部门在修建成渝铁路时首先遇到成都地区膨胀土世纪年代修建丹汉线成昆线北段和年代修建阳安线襄渝线焦枝线等铁路时均遇

3、到膨胀土问题揭示了膨胀土在我国分布的广泛性以及所引起各种工程问题的严重性和复杂性此后随着工业与民用建筑铁路公路水利等工程建设的开展各行各业相继开展了膨胀土研究目前在膨胀土的评价工程地质特性胀缩机理试验技术变形与强度特征地基和边坡的工程实践等方面国内外工程界已取得了大量的研究成果在膨胀土膨胀变形研究方面徐永福等研究了膨胀土含水率干密度上覆压力对膨胀变形的影响认为膨胀率与含水率干密度上覆压力成线性关系李振等对不同起始密度和含水率的膨胀土进行了分级浸水和一次性浸水膨胀变形试验表明不同浸水路径在浸水的初期对膨胀变形速率有一定的影响但膨胀率最终值基本一致邢义川

4、等进行了膨胀土分级增湿变形试验表明膨胀土的应力随变形增加呈衰减趋势并且在增湿变形中以体积变形为主剪切变形较少当膨胀变形受到约束时膨胀土便对约束体产生一个反力膨胀压力这样膨胀土挡墙不仅要承受一般的土压力还要承受墙后膨胀土因含水率增大而产生的附加应力侧向膨胀压力因此较准确地计算侧向膨胀压力是决定膨胀土挡墙既安全稳定又经济合理的关键问题在膨胀土挡墙土压力试验研究方向罗强等对成都黏土一种膨胀土重力式挡墙的土压力进行了现场试验研究索洛昌进行了膨胀土地基长期浸水现场试验以研究挡土结构物上的水平膨胀力通过室内挡墙模型试验研究了墙后回填压实伦敦黏土时发生的侧向膨胀力

5、等进行了长高为的挡收稿日期基金项目交通部西部交通建设科技资助项目作者简介王年香男江西信丰人博士教授级高级工程师主要从事岩土工程研究墙大型模型试验认为黏土的膨胀可导致较高的水平总应力但随着时间会因填料的软化而减小张颖钧在长宽高为的模型槽里进行挡墙模型试验研究了在膨胀土挡墙墙背设置缓冲层对于膨胀土压力的降低作用等进行了膨胀土饱和前后土压力的对比试验表明饱和后膨胀土的主动土压力增大十几倍目前有两种具有代表性的膨胀土压力计算方法第一种是在一般黏性土库仑土压力基础上加上膨胀土的膨胀力考虑到膨胀力是在没有膨胀变形且土体浸水饱和条件下通过平衡加压法测定的而实际的挡

6、墙可产生一定程度的位移同时由于墙后土体的隆起及土中裂隙遇水闭合等作用因此要对膨胀土的膨胀力作一定程度的折减折减系数为该方法存在折减系数的取值较难掌握和未考虑实际工程中的土体不一定达到饱和两个问题第二种方法假设挡墙背直立光滑填土面水平根据朗肯土压力理论和的非饱和土强度公式利用微单元体的极限平衡条件分析挡墙受到的侧压力这一方法的假设条件较为苛刻当墙背和填土面倾斜时就不适用了本文通过大型模型试验研究深层浸水条件下膨胀土挡墙膨胀压力的变化规律并在前人研究成果的基础上从土体含水率沿深度变化规律及其与膨胀力的关系之探讨入手提出侧向膨胀压力的计算方法和垂向分布模式

7、以供膨胀土挡墙设计参考模型试验研究模型试验方法为研究深层浸水条件下膨胀土地基变形规律及其对构造物的影响在内部尺寸为长宽高的模型槽里进行了大型模型试验试验布置了挡墙和桩基础等构造物挡墙考虑了静止和可动两种情况分别简称为静止挡墙和可动挡墙进行了含水率表面隆起深层隆起挡墙水平位移挡墙土压力地基承载力桩基承载力桩基胀切力等测试本文主要介绍有关膨胀土挡墙侧向膨胀压力的试验内容试验布置见图图模型试验平面布置试验用膨胀土取自南京汤山的灰白色膨胀土其主要性质指标见表土料经过烘干粉碎含水率约为将模型槽分隔成个区其中一区长填筑土层干密度为?另一区长填筑土层干密度为?土料

8、分层填筑采用振动碾进行碾压夯实每层控制压实后的厚度为填土总高度为表膨胀土的主要性质指标自由膨胀最大干密度最优