膨胀土路堤桩板墙土工离心模型试验分析

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：亳：超爱．日期：2008—6—14西奄交通大学硕士学位论文第王页1．1论文研究背景第一章绪论膨胀性土(装)是当今工程地质学和岩土力学领域中最复杂的世界性难题之一。美国每年由膨胀±(岩)造成的工程建筑物损失甚至超过地震和飓风。我国阳安线、焦枝线建成通车后若千年，每年治理膨

2、胀土病害造成的损失累计超过工程修建时的投资。膨胀土对铁路运营造成极大的安全威胁。南昆线通过的广西、云南等地膨胀土(岩)地段路基病害严重，甚至成为其提速的瓶颈。膨胀±是一种含一定数量亲水矿物并具有特定结构和特殊工程性质的粘土，多以非饱和的状态存在，遇水则膨胀变形，失水则收缩甚至开裂，具有较大的反复胀缩性，其波限、塑限和塑性指数均较大，天然状态下常处于较坚硬状态，强度很高，遇水则迅速吸水膨胀软化，强度降低。由于初期人们对膨胀土认识不足，未能采取合理恰当的处治措施，因此膨胀土常给工程建设带来严重灾害。1969年，第二次国际膨胀±会议给膨胀土的定义是；膨胀土是一种对环境变化，特别是

3、湿度变化非常敏感的粘土，其结果是随着湿度的增减土体发生膨胀或收缩，并产生膨胀压力或收缩裂缝，影响其胀缩性的主要矿物是蒙脱石。在我国过去的文献中，定义的膨胀土是～种吸水膨胀，失水收缩的粘性土，并没有产生膨胀压力这项内容。后来随着人们对膨胀±认议麴深入，这些定义也不断得妥深化。并将具有较强膨胀性的以伊利石为主要矿物成分的粘土也归入膨胀土的范畴。这也是对膨胀土认识的深化。，．昆明至河口铁路是我国西南地区重要的出海通道之一，是规划中泛亚铁路中国境内部分。昆河线玉溪至蒙自段铁路建设过程中，线路频繁穿越膨胀岩土地区；嚣此，膨胀岩土路基是该瑷髫中最常见的路基瘸害之一。膨胀±是目前我国工程

4、建设中常见的特殊岩土病害之～。由于膨胀土病害，每年造成大量的人员生命及国家财产损失。滇南地区玉溪至蒙自铁路沿线分布第三系膨胀主(岩)共14段计62km，占线路总长141km的44％，主要以第三系泥岩(母岩)及第四系坡残积层为主，部分为冲洪积和坡洪积层，～般厚0～2m，弱部厚达15m。此外，在石灰岩地区，零墅分布有残积型膨胀性红糖西南交通大学硕士学位论文第2页土。第三系呈多个内陆盆地沉积分布于不同地段，为湖泊沼泽相沉积，由浅色碎属岩组成，岩石成岩作用差，泥岩普遍其中等膨胀性，个别霹达强膨胀性。试验表明，建水盆地、漾田～面甸盆地、倘旬盆地、鸡街盆地和蒙自盆地的第三系地层均表现为

5、较强的膨胀性，野外膨胀岩，(土)的地貌特征和装体崩解特性很弱显，特别以高家座～燕子洞及个嚼～蒙自一带最为严重。据选做自由膨胀率的242组土工试验判断，有166组(占69％)的自由膨胀率达钧％以上，最大达136％；粥离子交换容量为201。5"-'541．5mmol／1009；蒙脱石含量为9"-46．21％。从以上数据可看出，膨胀岩土是玉蒙铁路中最突出的岩土工程问题，为了研究玉蒙铁路膨胀土路基，解决膨胀土对铁路不良影响的闯题，滇南铁路公司联合铁二院、西南交通大学开展了大量膨胀土室内土工试验，现场试验及土工离心模拟试验等科研工作。本论文所涉及室内模拟试验的段落麓试验段DK99+6

6、48"-DK99+700，属(面甸)断陷盐地低中山剥蚀地貌，地面高程1327"-1355m，横向小沟槽发育，地表植被较差，多被垦为旱地。居民点零星分布，有乡间便道相通。上覆第鲻系全新统坡残积(Q4dl+e1)黏土(膨胀土)，下伏上第三系(N)泥灰岩、泥岩夹砂岩。段内未见构造形迹；地震动峰值加速度为0．209，地震动反应谱特征周期为0。45s。地表水主要为沟槽季节性流水和坡露径流，接受上游和大气降雨补给，向下游低洼处排泄；地下水主要为第四系松散土层中的孔隙潜水、泥岩夹砂岩风化带内的裂隙水；表水及地下水对砼均无侵蚀性。段内特殊岩土为膨胀主、膨胀岩。膨胀土主要为第四系坡残积层及泥

7、岩的全风化带(W4)、部分强风化带(W3)，呈棕黄、灰黄、灰褐色，硬塑状，黏性较强，一般厚0--一2m，具遇水膨胀、软化、崩解，失水收缩、开裂等特征。膨胀岩主要为上第三系(N)泥岩夹砂岩的部分强风化带(W3)及弱风化带(w2)，呈棕黄、棕褐、灰白、青灰色，泥质结构，胶结不紧密，遇水膨胀、软化、崩解，失水收缩、开裂，属膨胀岩。因英成岩作角差，取样难度较大。该段线路设计以路堤形式通过，路堤设计方案为桩板墙结构路堤，路堤填料为附近隧道弃土及工地附近取土场取土，一般为弱～中膨胀土。填筑过程中路堤土体中加土工格栅。为了确定膨