冻融环境下加筋膨胀土边坡力学模型试验与研究.pdf

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第5卷第3期黑龙江大学工程学报Vo1．5．No．32014年9月JournalofEngineeringofHeilongjiangUniversitySep．，2014DOI：10．13524／j．2095-008x．2014．03．074冻融环境下加筋膨胀土边坡力学模型试验与研究徐丽丽，张滨，李兆宇，吴志琴(黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)摘要：针对寒区膨胀土边坡冻胀问题，提出采用土工织物加筋处理技术。通过加筋处理及未处理两组室内冻土力学模型试验对比分析，研究在冻融循环作用下土工织物加筋膨胀土边坡的运行机制和效果。试验结果表明：①在土体冻结过程中，未处理的膨胀土边坡不均匀冻胀明显，土工织物加筋能有效抑制结构不均匀冻胀；②土工织物对水分的迁移有阻隔作用，加筋土处理模型的冻深略大于未处理模型；③碎石聚氨酯固脚具有一定的保温防冻胀作用。关键词：冻融循环；土工织物加筋；膨胀土边坡中图分类号：TV672文献标志码：A文章编号：2095-008X(2014)03-0234-04Experimentalstudyofreinforcedexpansivesoilslopeinfreeze．thawenvironmentXULi—Li，ZHANGBin，LIZhao—Yu，WUZhi—Qin(HeilongjiangProvinceHydraulicResearchInstitute，Harbin150080，China)Abstract：Forfreezeinjuryofexpansivesoilslope，atechnologyusinggeotextilereinforcedwashandled．Inaccordancewiththecomparationandanalysisofthetreatedanduntreatedfrozenmechanicalmodeltest，theoperationmechanismandeffectsofgeotextile—reinforcedexpansivesoilslopeunderfreezingthawcycleconditionsareanalyzed．Conclusion：①Intheprocessofsoilfreezing，untreatedexpansivesoilslopeunevenheavingobvious，geotextile—reinforcedstructurecaneffectivelysuppressunevenfrostheave；②Geotextilecanblockwatermigrationinthesoil，frozendeepofgeotextile—reinforcedmodelisslightlylargerthantheuntreatedmodels；⑧Elastocoastcanincreaseheatresistance；theElastocoastprotection-foundationhasheatpreservationeffect．Keywords：freezingthawingcycle；geotextile—reinforced；expansivesoilslop是典型的非饱和土。其化学成分主要为SiO，0引言AL2O，，Fe2O3，总含量为81％～86％¨。近年来膨胀土是一种主要由强亲水性黏土矿物成分许多专家学者对膨胀土进行了深入研究，但对寒区(蒙脱石和伊利石)组成的，具有膨胀结构以及多工程的危害性及处理技术措施研究甚少。裂隙性、强胀缩性和强衰减性的高塑性黏性土，也黑龙江省属深季节冻土地区，以强冻胀性粉质收稿日期：2014-04—28基金项目：水利部公益性行业科研专项(201001027)作者简介：徐丽丽(1983一)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师，硕士，研究方向：冻土工程、岩土工程，E—mail：Xulili83716@163．com。 第3期徐丽丽，等．冻融环境下加筋膨胀土边坡力学模型试验与研究·237·异较小，其中渠顶渠底中间处出现最大值。表4模型土体内部压力结果统计表Table4ParameterofModeltest2)模型M2土体表面不同位置处的冻胀量亦有较大差异，且各部位冻胀量均小于模型M1，说明土体经过土工织物加筋后，整体刚度增加，冻胀及融沉过程均匀，对冻融过程的适应性强。4．3各监测断面冻深分析表3模型试验参数统计表Table3Parameterofnodeltest由表4口J见：1)不同深度的土体应力增长的过程有一定差别，在冻结过程中，首先是浅层土体的内部应力开始增长，并逐渐增至最大值，随着冻结过程的继续，深层土体的内部应力开始增长，而浅层土体的由试验结果可见：内部应力则开始不同程度的减小，在产生最大冻胀1)试验过程中土体冻深变化趋势与天然土体量时，土体内部应力达到最大值。的变化趋势基本相同，最大冻深出现在持续升温阶2)在两组模型的相同位置处，加筋处理模型段，符合季节冻土区天然状态下基土冻融规律。M1的内部土压力均小于未处理模型M2。2)冻融曲线呈阶梯状，渠底和渠坡下部阶梯状变化相对明显，这是由于下部土体含水率大，达5结论到饱和所致，能耗高，稳定时间长。1)在土体冻结过程中，未处理的膨胀土边坡3)在冻结过程，土体温度降低较快，水缓慢不均匀冻胀明显，而土工织物加筋土模型冻胀均降温，待水达到冰点时，水结冰放出结晶潜热，致匀，表明采用土工织物加筋后，模型整体性增强，使局部土体温度迅速升高，冻结速率变小，冻深曲该措施能有效抑制结构不均匀冻胀。线平缓，待达到平衡时，水又处于缓慢降温阶段，2)加筋土处理模型与未处理模型的冻深基本土体温度迅速降低，冻深曲线变陡。上无较大差异，由于土工织物对水分的阻隔作用，4)在融化过程，冰晶缓慢升温，土体温度升加筋土处理模型的冻深略大于未处理模型。高较快，待冰晶达到融点时，高温冰晶开始融化需3)具有透水透气性的碎石聚氨酯材料作为同要吸收大量的热能，致使局部土体温度下降，土体脚具有一定的保温作用。温度升高速度减慢，待达到平衡时，冰晶又处于缓慢升温阶段，土体温度迅速升高，土体融深也迅速参考文献：增加，融深曲线变陡。[1]王春林，高贵全．膨胀土研究进展[J]．云南农业大学学5)在冻融过程中，试验加筋土处理M1与未报，2008，23(6)：856—859．处理M2的温度场分布无较大差异，加筋土处理WangCL，GaoGQ．Researchadvanceinswellingsoil[J]．M1的冻深略大于未处理M2。JournalofYunnanAgriculturalUniversity．2008．23(6)：856—859．(inChinese)4．4各监测断面内部土压力分析[2]SL237—1999，土工试验规程[s]模型土体内部压力见表4。