强膨胀土(岩)反复胀缩条件下的抗剪强度研究.pdf

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1、第45卷第6期人民长江Vo1．45，No．62014年3月YangtzeRiverMar．，2014文章编号：1001—4179(2014)06—0063一O4强膨胀土(岩)反复胀缩条件下的抗剪强度研究赵鑫，阳云华，朱瑛洁(长江岩土工程总公司(武汉)，湖北武汉430010)摘要：为了探讨所研究的膨胀土(岩)在干湿循环条件下胀缩效应的规律性，以及不同时代、不同岩性的土体抗剪强度在反复胀缩条件下的变化，在南水北调中线一期工程陶岔一沙河南段进行了反复胀缩试验。分别选取膨胀土(岩)各两个典型段的原状样进行了1次不干缩一无荷膨胀试验和4次干缩一饱水膨胀试验。通过统计分析得出：在反复胀缩条件下，

2、强膨胀土(岩)的c值与值均是在最初干缩一饱水膨胀初期出现明显的陡降段，但至后期趋于稳定；强膨胀岩抗剪强度的衰减程度要比强膨胀土的小一些。关键词：强膨胀土(岩)；抗剪强度；反复胀缩；南水北调中线一期工程中图法分类号：TV67文献标志码：A南水北调中线一期工程渠道沿线存在多种复杂的为0．5～2．0cm，土体内裂隙极其发育，尤以中小裂隙工程地质问题，其中膨胀土(岩)质边坡稳定就是中线密集发育，呈网纹状分布，裂隙面具蜡状光泽。经取样工程需要解决的关键工程地质问题之一⋯。膨胀土并进行矿物成分分析，黏土矿物以蒙脱石、伊利石为(岩)中富含以蒙脱石为主的亲水矿物，隐蔽裂隙发主，平均自由膨胀率6为10

3、4％，属强膨胀土段。育，裂隙面光滑；具有吸水量大，吸水时出现较大的体TS95试验段为垄岗地貌，该段试验地层时代属第积扩胀和较高的膨胀力，而失水时土体又产生收缩变四系中更新统冲洪积层(al—plQ：)粉质黏土，浅黄一形的特点。反复胀缩的结果会使土体结构发生破坏，浅棕黄色，湿，呈硬塑状，土体几乎被沿裂隙面充填的力学强度随之降低。当土体含水量发生变化时，由于浅灰绿色黏土薄膜全部包裹，薄膜厚度多在2～8mm胀缩变形受到渠道衬砌的约束而产生膨胀力，可能造之间，土体结构紧密，小裂隙极发育，网状分布，裂面光成渠道衬砌破坏，引起渠道漏水，并进一步导致渠坡稳滑，多起伏，具有明显的蜡状光泽，据现场取样调

4、查，平定状态的恶化。如果对膨胀土危害性认识不够或均自由膨胀率6，为120％，属强膨胀土段。者处理措施不当，就会影响工程正常运行并造成重大现场采取的TS13段、TS95段强膨胀土原状样见经济损失。为了研究反复胀缩条件下强膨胀土(岩)图1。的抗剪强度变化规律，通过对沿线开挖情况的调查，最后选定以TS13段、TS95段作为强膨胀土典型试验段，以TS106段、TS216段作为强膨胀岩典型试验段。1试验段地质概况1．1强膨胀土段’TS13试验段为岗状丘陵地貌，该段试验地层时代属第四系下更新统洪积层(plQ)粉质黏土，多为砖红色杂灰绿色，稍湿，硬塑一坚硬状，含钙质结核，粒径多图1现场采取强膨胀土

5、原状样收稿日期：2014—02—12基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目“强膨胀土(岩)渠道处理技术”(201lBAB10B02)作者简介：赵鑫，男，工程师，博士，研究方向为土的工程性质。E—mail：Zhaoxin8182@163．eom人民长江1．2强膨胀岩段两典型段进行反复胀缩条件下的抗剪强度试验，试验土样全部采用的是原状样。将TS13段强膨胀土的抗TS106试验段系垄岗地貌，该试验段地层为上第剪强度试验数据进行整理，可以得出胀缩条件下抗剪三系(N)黏土岩，浅棕黄夹灰绿色，湿，硬塑一坚硬，结强度衰减情况统计表(见表1)及每次胀缩下抗剪强度构致密，裂隙极发育，裂面光滑，多附有

6、灰绿色黏土薄变化趋势线，如图3所示。膜，平均厚度2～3mm，据现场取样调查，平均自由膨胀率，为94％，属强膨胀岩段。表1TS13段胀缩条件下抗剪强度衰减统计TS216段属伏牛山脉东麓山前岗丘，该试验地层为上第三系(N)黏土岩，灰绿色夹少量棕黄色，湿，呈硬塑状，结构紧密，一般含少量砂或细砾，含量约10％～15％，厚度较大，分布较连续，岩体内大裂隙及长大裂隙发育，短小裂隙极发育，裂面均光滑起伏，具蜡状光泽，通过在试验地点取样并进行自由膨胀率试验，自由膨胀率6，为96％，属强膨胀岩段。现场采取的TS106段、TS216段强膨胀岩原状样见图2注：表中()内数字为同项试验所取的另一组数据。(a

7、)TS106段(b)TS216段图2现场采取强膨胀岩原状样2反复胀缩试验2．1试验方法对原状试样采用真空抽气法进行饱和处理，使用重叠式饱和器以保持饱和过程中环刀样体积不变，抽气时间控制为2h，试样浸泡时间为24h。每9个样为图3TS13段反复胀缩条件下抗剪强度变化趋势1组，共计5组。对饱和样采用低温(50~C)烘干法模将TS95段强膨胀土的抗剪强度试验数据进行整拟膨胀土土体脱湿过程，烘干时间约20h，烘干含水率理，同样可以得出胀缩条件下抗剪强度衰减情况统计