了解南阳盆地膨胀土工程特性研究

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1、万方数据第6卷第1期2008年2月南水北调与水利科技South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyVoL6No．1Feb．2008南阳盆地膨胀土工程特性研究蔡耀军，赵昊，阳云华(长江勘测规划设计研究院，武汉430010)摘要：膨胀土作为一种特殊的黏性土引发了许多地基与边坡方面的问题。通过野外勘探及室内外测试，揭示膨胀土的结构和力学强度具有分带性和时效性，依此提出了膨胀土边坡设计中分带取值和试验方法。并对渠坡表面采取置换措施后，土体参数取值作了探讨。关键词：膨胀土；渠坡；稳定性；力学参数中图分类号：TV68；TU

2、443文献标识码：A文章编号：1672—1683(2008)01—0163—04EngineeringCharacteristicsofExpansiveSoilinNanyangBasinCAIYao-iun．ZHAOMin，YANGYun-hua(changjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China)Abstract：Expansivesoil，oneofthespecialclaysoils，hadcausedmanyproblemstofoundationsandslope

3、s．ItwasrevealedthatthestructureandstrengthoftheexpansivesoilinNanyangbasinwereofzonationandtimeliness．Accordingly，differentdesignparametersandexperimentmeth-odswereproposedinthispaper．Themechanismsofreplacementwithnon-expansivesoilforcanalslopeswerediscussedindetailsaswelLKeywords：expansi

4、vesoil；canalslope；slopestability；mechanicsparameters1前言膨胀土因其具有遇水膨胀、失水收缩而成为工程建设中的一个难题。在我国大部分地区，侏罗系“红层”、第三系黏土岩及泥灰岩、第四系冲洪积及湖积物普遍具有一定的膨胀性。南水北调中线工程涉及的膨胀土(岩)主要分布在河南南阳盆地、太行山东麓的鲁山坡、潞王坟以及河北的邯郸附近和邢台。膨胀土之所以特殊，其内在实质在于黏土矿物能轻易吸收和失去大量的分子水，使土体的体积发生膨胀和收缩；其外在表现在于土体在反复胀缩过程中，土体结构发生渐进式破坏、力学强度大幅度丧失，从而导致基础及衬砌破坏

5、、边坡变形失稳[11。因而，膨胀土特性的表现离不开水的参与，除“三性”以外，膨胀土力学强度的时效性对工程影响更为重要。膨胀土边坡的稳定性体现在两个层面上，一是受深部软弱带控制的滑动稳定问题，二是受大气影响带控制的浅部失稳问题。此外，在膨胀土边坡的浅表，还存在极其缓慢的蠕动变形。深部软弱带主要为受古地貌控制的沉积界面，当渠道开挖揭露这类倾向渠道或近水平的沉积界面时，容易产生滑动，陶岔引水渠在施工过程中便发生了14起该类滑动破坏。但这种破坏形式主要分布在山前、丘陵斜坡地带的土体中，在南水北调中线工程沿线分布较为局限。浅部变形与滑动问题涉及的面广，是渠道工程勘察研究的重点。由于

6、土体胀缩作用，在不采取保护措施的情况下，边坡表部渐进式胀缩破坏，将使土体结构逐渐改变，胀缩裂隙也随时间向内部推进，直至某个深度土体含水量变化不足于产生胀缩破坏。2膨胀土基本特性2．1膨胀土的颜色从外观看，膨胀土一般有灰白色、灰绿色、褐黄色、棕红色等几种，其中以灰白色和灰绿色膨胀土的膨胀性较强，棕红色膨胀土中一般含有较多的游离氧化铁而使膨胀性较弱。2．2膨胀土的粒度膨胀土的粒度成分以细颗粒为主，如南阳盆地小于0．002llaln的粒级一般占20％～40％，湖北竹山、广西南宁等地达到55％～65％，最高可达80％左右。其含量与土体中具有高分散性的蒙脱石矿物的含量有较好的对应性

7、。2．3膨胀土的多裂隙性膨胀土与一般黏性土相比，裂隙更多、成因更复杂。按其成因可分为3大类：原生裂隙：形成于堆积、固结过程，包括沉积间断面、隐蔽收稿日期：2006—12—26修回日期：2006—12—30作者简介：蔡耀军(1963一)，男，江苏海门人，教授级高级工程师，主要从事水利水电工程地质勘察方面的研究。万方数据第6卷总第34期·南水北调与水利科技·2008年第1期的微裂隙等。构造裂隙：土体中一些相对长大、平直的裂隙可能与构造作用有关。胀缩裂隙：这是膨胀土浅表范围内大量裂隙的主要成因，胀缩裂隙的分布是很不规则的，但从开挖面