【摘要】：膨脹土在我國(guó)分布廣泛,位于膨脹土地區(qū)的基坑在開(kāi)挖過(guò)程中受地下水位上升、降雨和基坑內(nèi)積水等因素的影響,容易發(fā)生變形破壞�；拥氖Х�(wěn)往往會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失,甚至造成人員傷亡等無(wú)法挽回的后果。膨脹土基坑失穩(wěn)的因素很多,而降雨和膨脹土基坑側(cè)壁地下水滲流是誘發(fā)基坑失穩(wěn)的關(guān)鍵因素。膨脹土遇水崩解,破壞土的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致強(qiáng)度降低;此外,產(chǎn)生的膨脹力也會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。盡管人們對(duì)基坑問(wèn)題做了大量研究,但一直沒(méi)有完全掌握基坑失穩(wěn)的破壞機(jī)理,對(duì)于其影響因素還需更深入的研究。本文圍繞膨脹土的抗剪強(qiáng)度、膨脹變形特性和滲透特性展開(kāi)研究,并基于坑底浸水問(wèn)題對(duì)側(cè)壁穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。膨脹土作為一種典型的非飽和土,其強(qiáng)度可以表示為飽和狀態(tài)下的有效抗剪強(qiáng)度和由基質(zhì)吸力引起的吸附強(qiáng)度。含水量的增大不僅破壞土顆粒的聯(lián)結(jié)狀態(tài),還會(huì)導(dǎo)致吸力的降低,兩者都對(duì)土的強(qiáng)度有重要影響,所以研究土的強(qiáng)度隨含水量的變化規(guī)律顯得十分關(guān)鍵。研究非飽和土的基質(zhì)吸力必須結(jié)合土—水特征曲線,依據(jù)現(xiàn)有理論可以對(duì)非飽和滲透系數(shù)和抗剪強(qiáng)度分析。本文引入濕脹率的概念,并通過(guò)此試驗(yàn)測(cè)得的干密度和含水量的關(guān)系結(jié)合使用土壤張力計(jì)實(shí)測(cè)了膨脹土的土—水特征曲線。并基于理論預(yù)測(cè)模型和飽和滲透系數(shù),預(yù)測(cè)了非飽和膨脹土滲透系數(shù)與含水量或基質(zhì)吸力的關(guān)系,用于研究基坑側(cè)壁地下水的滲流。近年來(lái)利用有限元分析軟件計(jì)算非飽和土基坑側(cè)壁的滲流和穩(wěn)定性方面有著廣泛的應(yīng)用。本文利用Geostudo軟件分別模擬膨脹土基坑側(cè)壁土體的滲流場(chǎng)和穩(wěn)定性,得到正常情況下和水位上升坑底浸水后側(cè)壁孔隙水壓力的分布以及側(cè)壁穩(wěn)定性系數(shù)等的變化。本文得到的主要結(jié)論如下:(1)膨脹土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ值隨土樣含水量的增大而減小。初始含水量越大的土樣在增濕到相同含水量時(shí)的c值越大,φ值越小。這種現(xiàn)象在含水量較低時(shí)的差別更為明顯,土樣含水量增大到30%后土的c、φ值都急劇降低。(2)膨脹土的濕脹率隨土樣含水量的增大而增大,土樣自由膨脹率越大,親水性礦物含量越高,濕脹率也越大,其可以在一定程度上反映土體吸水后膨脹力的大小。膨脹土濕脹率的大小還取決于土樣的初始含水量和在此基礎(chǔ)上含水量的增量,初始含水量越低吸水達(dá)到相同含水量時(shí)的濕脹率也越大,最終完全穩(wěn)定后的最大濕脹率也越大。(3)利用張力計(jì)能可靠地測(cè)量膨脹土的土—水特征曲線,在此基礎(chǔ)上基于理論模型預(yù)測(cè)了膨脹土的非飽和滲透系數(shù),滲透系數(shù)隨含水量的降低或基質(zhì)吸力的增大而減小,兩者的關(guān)系可以用指數(shù)函數(shù)表示。(4)基于體積含水量函數(shù)和非飽和滲透性函數(shù),利用Geostudio軟件的SEEP/W模塊計(jì)算水位上升坑底浸水后的滲流。浸水后側(cè)壁一定范圍內(nèi)土體的孔隙水壓力增大,基質(zhì)吸力減小,含水量增大,導(dǎo)致土的強(qiáng)度降低,側(cè)壁主動(dòng)土壓力增大。在此基礎(chǔ)上使用SLOPE/W模塊進(jìn)行穩(wěn)定性分析,結(jié)果表明浸水后側(cè)壁的穩(wěn)定性系數(shù)明顯降低,說(shuō)明含水量增大導(dǎo)致的強(qiáng)度降低會(huì)對(duì)基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性造成不利影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU46;TU443
【圖文】：

圖 2-1 平頂山膨脹土的主要分布區(qū)Figure 2-1 Main distribution area of expansive soil in Pingdingshan2.2.2 膨脹土的主要類(lèi)型根據(jù)地調(diào)資料，平頂山的膨脹土具有鮮明的特色，按顏色可以分為灰綠、棕紅及灰白色三種類(lèi)型，其巖性特征也有很大的差異[112]。平頂山膨脹土的分布在空間上沒(méi)有明顯的規(guī)律，但灰綠色土大多位于棕紅色膨脹土的上部，白色含鈣質(zhì)粘土混于兩者之中，平頂山主要的膨脹土在該地區(qū)的分布如圖 2-2 所示。（1）灰綠色膨脹土灰綠色膨脹土作為平頂山膨脹性最強(qiáng)的一類(lèi)膨脹土，通常位于最上層，埋深較淺。一般呈致密或硬塑狀態(tài)，含有鈣質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核，內(nèi)部裂隙發(fā)育，裂隙面為臘狀且具有油脂光澤，通常還含有鐵錳質(zhì)薄膜及結(jié)核，透水性差。主要分布于市區(qū)西部一帶，厚度范圍通常為 3~10 m，脹縮性最強(qiáng)，危害較大。（2）棕紅色膨脹土該膨脹土為平頂山最主要的一類(lèi)，在三種膨脹土中脹縮性較中等。自然狀態(tài)

圖 2-2 膨脹土取樣點(diǎn)位置Figure 2-2 Sampling point location of expansive soil常平頂山膨脹土層上部主要還有鈣質(zhì)結(jié)核和粉質(zhì)黏土層，該地區(qū)的 2-3 所示。

圖 2-2 膨脹土取樣點(diǎn)位置Figure 2-2 Sampling point location of expansive soil通常平頂山膨脹土層上部主要還有鈣質(zhì)結(jié)核和粉質(zhì)黏土層，該地區(qū)的主要地層如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2763657