降雨入渗下膨胀岩渠坡失稳的原位试验研究.pdf

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1、第27卷第9期长江科学院院报Vol_27No．92010年9月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteSep．2010文章编号：1001—5485(2010)09—0047—06降雨人渗下膨胀岩渠坡失稳的原位试验研究张家俊，龚壁卫，王军，周小文。刘军(1．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点试验室，广州510640；2．长江科学院水利部岩土力学与工程重点试验室，武汉430010)摘要：为研究在降雨入渗条件下的膨胀岩(土)渠坡土一水相互作用机理及滑坡成因，在河南新乡南水北调中线工程潞王坟试

2、验段裸坡试验区对不同坡比的2个膨胀岩渠坡进行人工降雨试验，试验中跟踪观测渠坡下渗强度、含水率、吸力及水平位移对降雨的响应规律。对观测成果进行分析后认为，在供水强度大于渠坡下渗能力的情况下，降雨强度及坡度对下渗强度没有影响；裂隙发育深度以内土层受降雨影响最为严重，其含水率在干湿循环过程中大幅波动；不论是陡坡还是缓坡，滞水层的存在均使浅层吸力大幅下降；水分入侵只是膨胀岩(土)渠坡滑动破坏的一个诱发因素，干湿循环所引起的裂隙发育与强度衰减才是其根本原因。关键词：南水北调中线工程；膨胀岩渠坡；原位试验；人工降雨；缓坡滑动；干湿循环中图分类号：TU4

3、43文献标识码：A(土)渠坡在降雨入渗条件下其土一水相互作用机理及滑坡成因的区别与联系。1概述由于黏土矿物的作用，膨胀性岩(土)表现出吸2试验场地水膨胀、失水收缩的特性，在与自然界的水分能量交换过程中，膨胀岩(土)体的工程性质不断发生变化，2．1地理位置及气候条件主要表现为裂隙的发育、体积膨胀和强度的衰减。在试验场地位于河南省新乡市潞王坟乡政府附近，膨胀岩(土)体的损伤积累到一定程度后，降雨入渗将属于南水北调中线工程总干渠第Ⅳ渠段。该地属大会使膨胀岩(土)体强度进一步降低，从而引发渐进式陆性温带季风型气候区，夏秋两季受太平洋副热带高破坏¨。

4、为研究降雨入渗对膨胀岩(土)边坡稳定压控制，炎热多雨，冬春受西伯利亚和蒙古高压控制，性的影响机理，国内岩土工程学者先后开展了现场试干旱少雨。该地多年平均降水574．7mm，年际降雨变验工作，如：龚壁卫、吴宏伟等在湖北枣阳市进行化较大，1月份雨量最小，月平均3．6mm，7月份最大，膨胀土边坡的人工降雨试验，深入探讨了降雨入渗对月平均180．5InlTl，60％～70％左右的降水量主要集中孔隙水压力、含水率、土压力和变形的影响；孔令伟于汛期6—8月份，多以暴雨形式出现。等’在广西南宁设置试验区进行自然条件下膨胀土2．2渠坡概况及地质条件边坡的长

5、期观测，讨论了各种气象参数对边坡含水率根据设计方案，1-1试验区渠道左岸坡比为l：1．5和变形的影响。然而，膨胀岩(土)的特性对非饱和膨(下文简称陡坡)，右岸坡比1：2．5(下文简称缓坡)，胀岩(土)边坡在降雨人渗条件下稳定的影响机理尚两岸一级马道以下渠坡高均为9m，降雨试验在此区有很多难点有待攻克，尤其对南水北调中线工程，研域进行。2007年12月开挖试验区渠道，其后进行了究工作有待进一步加深。为期约半年长期监测，期间经历多场大雨，在人工降笔者在新乡潞王坟试验段，对裸坡试验区内2雨试验前，坡面上已形成大量雨水冲刷而成的冲沟。个不同坡比的开

6、挖渠坡分别进行了人工降雨试验，地质剖面揭示：左岸降雨区域高程103．5m以上降雨过程中2个渠坡均发生了不同程度的滑动破为重粉质壤土或黄土状重粉质壤土，高程99．5～坏，就现场监测数据分析所得，两者破坏的过程及形103．5m为泥灰岩，弱膨胀为主，成岩较差，其下主要态差异甚大。本文拟通过分析渠坡下渗强度、含水为黏土岩，主要为弱一中膨胀，其中含部分成岩差的率、吸力以及水平位移监测数据，探讨此两膨胀岩泥灰岩夹层；右岸降雨区域高程103．5m以上为成岩收稿日期：2009·1l一24基金项目：水利部岩土力学与工程重点实验室开放基金(G07—02；G07

7、—15)；水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金项目(sldhse一2007一D—O1)作者简介：张家俊(1984一)，男，，‘东广州人，硕士研究生，主要从事特殊土性质研究，(电话)020—86296369(电子信箱)cynisam@hotmail．corn。长江科学院院报2Ol0年差的泥灰岩层，以下为黏土岩，其中夹杂大范围的粉砂岩则基本无膨胀。泥灰岩和黏土岩的物理性指标砂岩分布，该区泥灰岩与黏土岩均以弱膨胀为主，粉及自由膨胀率指标统计见表1。表1膨胀岩物理性指标及自由膨胀率指标统计表Table1Statisticaltableofp

8、hysicalpropertiesandfreeswellingratesoftheswellingrockx射线衍射试验成果表明：泥灰岩黏土矿物成表2监测仪器汇总表Table2