玉蒙线膨胀土路基填筑及现场测试
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摘要
膨胀土是一种富含亲水性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,失水则收缩干裂,具有较大的往复胀缩性。
膨胀土是一种区域性土,在世界上分布十分广泛,而我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一。膨胀土给我国的铁路、交通、水利、工民建等工程都带来了严重的灾害,造成的经济损失也是触目惊心的。在国外,膨胀土被称为“昂贵土”,我国工程界曾将膨胀土看作“坏土”,具有“逢堑必崩、无堤不塌”之说。因此,膨胀土的工程问题已成为一个世界性的研究课题。
本论文结合玉蒙线膨胀土,通过对膨胀土研究现状的理解和认识,针对当前膨胀土研究的重点和难点,本论文通过室内土工试验和现场科研段测试,主要就膨胀土的变形特性、强度特性等从理论、室内土工试验和数值分析三个方面开展研究。重点研究了不同含水率不同防治措施下膨胀土边坡的变形和稳定性状以及现场对路堤沉降、位移等测试。其主要研究内容为:
1.现场调查沿线膨胀性红土、膨胀性泥岩及其全风化残积土的成因、分布特征。并通过常规土工试验测试膨胀土(岩)的主要物理力学指标,并进行统计分析。相关的土工试验包括:含水量、容重、击实试验、直剪试验等。
2.通过室内土工试验研究膨胀土(岩)的膨胀率、膨胀力、抗剪强度及含水量、密实度的关系。
3.依照膨胀土(岩)的膨胀率和膨胀力等特性指标,针对路堤不同高度、不同部位对填料的要求。分析膨胀土(岩)用作路堤填料的可行性和适用范围以及加筋及夹层等方法对膨胀土路堤边坡稳定的适用性。
4.根据上面的研究成果,采用离心模型试验方式,模拟膨胀土(岩)加筋边坡路堤在不同加筋分层厚度、不同压实度和含水量下的路堤的稳定性。
5.采用FLAC数值模拟软件,基于强度折减方法对建水盆地膨胀土路堤填筑边坡的稳定性分析。
Expansive soil is a special clay which contains the mineral that gets close to water and has particular structure and particular character of engineering, it mostly exists by not-saturated, swelled with water and shrank without water, this character can be changed extensively.
Expansive soil is a regional soil, it distributes widely in the world, and China is one of the countries which has the most area of expansive soil. The expansive soil has brought up serious disasters to the railway, traffic, water conservancy and resulted in large losses of the economy. Abroad, the expansive soil is called "expensive soil", and it had been looked as "bad soil" in our country. Therefore, the problem of expansive soil has been a cosmopolitan research subject.
The author based on the research of predecessor carried on the research on theoretic, indoor experimentation and numerical value analysis through indoor experimentation and locale testing. and stressed to research the stability and distortion of the road bank of expansive soil at one containing water percent and with different reinforcing steel bar. It main contents that:
1. investigate the cause of formation and distributing character of the expansive laterite and expansive muddy stone and completely weathering eluvium along the line locally. And take Statistic analysis by doing routine experimentation to test the main physics mechanics index of the expansive soil, the correlative experimentation contains water percent, density, tramp, straight cut experimentation.
2. Research the relationship among the swelling rate, expansibility, shear strengthen, water percent and density by indoor experimentation.
3. Accordingly to the index of swelling rate and expansibility of expansive soil, analyze the feasibility and the applicable range and the applicability of the way of adding reinforcing steel bar to different height of road bank and the request of padding in different parts.
4. Accordingly to the above production, use the way of off center model experimentation to simulate the stability of the road bank with adding different thickness of reinforcing steel bar and different density and different containing water percent.
5. Use FLAC numerical value simulation software to analyze the stability of expansive soil road bank in Jianshui basin based on the method of intensity decreasing.
膨胀土是一种区域性土,在世界上分布十分广泛,而我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一。膨胀土给我国的铁路、交通、水利、工民建等工程都带来了严重的灾害,造成的经济损失也是触目惊心的。在国外,膨胀土被称为“昂贵土”,我国工程界曾将膨胀土看作“坏土”,具有“逢堑必崩、无堤不塌”之说。因此,膨胀土的工程问题已成为一个世界性的研究课题。
本论文结合玉蒙线膨胀土,通过对膨胀土研究现状的理解和认识,针对当前膨胀土研究的重点和难点,本论文通过室内土工试验和现场科研段测试,主要就膨胀土的变形特性、强度特性等从理论、室内土工试验和数值分析三个方面开展研究。重点研究了不同含水率不同防治措施下膨胀土边坡的变形和稳定性状以及现场对路堤沉降、位移等测试。其主要研究内容为:
1.现场调查沿线膨胀性红土、膨胀性泥岩及其全风化残积土的成因、分布特征。并通过常规土工试验测试膨胀土(岩)的主要物理力学指标,并进行统计分析。相关的土工试验包括:含水量、容重、击实试验、直剪试验等。
2.通过室内土工试验研究膨胀土(岩)的膨胀率、膨胀力、抗剪强度及含水量、密实度的关系。
3.依照膨胀土(岩)的膨胀率和膨胀力等特性指标,针对路堤不同高度、不同部位对填料的要求。分析膨胀土(岩)用作路堤填料的可行性和适用范围以及加筋及夹层等方法对膨胀土路堤边坡稳定的适用性。
4.根据上面的研究成果,采用离心模型试验方式,模拟膨胀土(岩)加筋边坡路堤在不同加筋分层厚度、不同压实度和含水量下的路堤的稳定性。
5.采用FLAC数值模拟软件,基于强度折减方法对建水盆地膨胀土路堤填筑边坡的稳定性分析。
Expansive soil is a special clay which contains the mineral that gets close to water and has particular structure and particular character of engineering, it mostly exists by not-saturated, swelled with water and shrank without water, this character can be changed extensively.
Expansive soil is a regional soil, it distributes widely in the world, and China is one of the countries which has the most area of expansive soil. The expansive soil has brought up serious disasters to the railway, traffic, water conservancy and resulted in large losses of the economy. Abroad, the expansive soil is called "expensive soil", and it had been looked as "bad soil" in our country. Therefore, the problem of expansive soil has been a cosmopolitan research subject.
The author based on the research of predecessor carried on the research on theoretic, indoor experimentation and numerical value analysis through indoor experimentation and locale testing. and stressed to research the stability and distortion of the road bank of expansive soil at one containing water percent and with different reinforcing steel bar. It main contents that:
1. investigate the cause of formation and distributing character of the expansive laterite and expansive muddy stone and completely weathering eluvium along the line locally. And take Statistic analysis by doing routine experimentation to test the main physics mechanics index of the expansive soil, the correlative experimentation contains water percent, density, tramp, straight cut experimentation.
2. Research the relationship among the swelling rate, expansibility, shear strengthen, water percent and density by indoor experimentation.
3. Accordingly to the index of swelling rate and expansibility of expansive soil, analyze the feasibility and the applicable range and the applicability of the way of adding reinforcing steel bar to different height of road bank and the request of padding in different parts.
4. Accordingly to the above production, use the way of off center model experimentation to simulate the stability of the road bank with adding different thickness of reinforcing steel bar and different density and different containing water percent.
5. Use FLAC numerical value simulation software to analyze the stability of expansive soil road bank in Jianshui basin based on the method of intensity decreasing.
引文
[1]罗文柯.杨果林.我国部分省(区)膨胀土分布及工程特性研究.山西建筑.2005年第23期
[2]膨胀土选择文集编译组.国外膨胀土研究新技术.成都;成都科技大学出版社,1985.
[3]廖世文.曲永新.朱永林.全国首届膨胀土科学研讨会论文集.成都;西南交通大学出版社,1989.
[4]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题.北京;中国建筑工业出版社,1997.
[5]高国瑞.膨胀土微结构特征研究.工程勘察,1981年第5期
[6]高国瑞.膨胀土的微光结构和膨胀势.岩土工程学报,1984年第2期
[7]李生林等.中国膨胀土工程地质研究.南京:江苏科学技术出版社,1992
[8]刘祖德.土的抗剪强度取值标准问题.岩土工程学报,1987年第2期
[9]谭罗荣.孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究.岩土力学,2004年第10期
[10]谭罗荣.张海英等.风干含水量W_(65)用作膨胀土判别分类指标的可行性研究.工程地质学报,1994年第1期
[11]黄新.丁国洪.蒙自地区膨胀土路基特征及处理.城市道桥与防洪,2006年第5期
[12]K.Collins.Characteristics of Expansive Microfabric.Proceedings of the Fifth International Conference on Expansive Soils,1984
[13]S.Y.Huang,S.L,Barbour and D.G.fredlund.A History of the Coefficient of Permeability Function.SINO-Canadian Symposium on Unsaturated Expansive Soils,1994
[14]李春铭.膨胀土路基的危害性及处理方法.广东建材,2006年第9期
[15]易海峰.改性膨胀土在路基填筑中的应用研究.西南公路,2006年第2期
[16]刘艳云.LVQ神经网络在膨胀土膨胀潜势分类中的应用.长沙医学院,2006年第6期
[17]张志强.庞俊杰.膨胀土对路基的危害及处理方法.山西建筑,2006年第17期
[18]沙爱民.邓灿.张相斌.石灰处置膨胀土路基填料的应用.河北交通科技,2005年3月第1期
[19]李小青.张耀庭.邹冰川.铁路路基膨胀土路基填料的石灰改良实验研究.铁道工程学报,2006年9月第6期
[20]陈善雄.孔令伟.余颂等.中膨胀土路堤包边方案及其试验验证.岩石力学与工程学报,2006年9月第9期
[21]丁述理.贾东亮等.邯郸击实膨胀土的胀缩特性研究.建井技术,2005年8月第3-4期
[22]戴绍斌.黄俊.夏林.鄂北膨胀土的矿物组成和化学成分分析.岩土力学,2005年5月增刊
[23]杨洋.姚海林.陈守义.广西膨胀土的孔隙结构特征.岩土力学,2006年1月第1期
[24]卢肇钧.吴肖铭等.膨胀力在非饱和土强度理论中的作用.岩土工程学报,1997年7月第5期
[25]谭罗荣.孔令伟.膨胀土的强度特性研究.岩土力学,2005年7月期7期
[26]周国新.膨胀土铁路路堤工程病害与防治措施.岩土工程,2005年10月第1期
[27]陈安惠.西安南京铁路膨胀土路基及构筑物的病害整治.路基工程,2005年第3期
[28]王国利.膨胀土边坡变形和稳定的离心模型试验研究.南京水利科学研究院硕士学位论文.2005年6月
[29]刘镇庭.边坡破坏机理的离心模型试验研究.公路交通技术.2002年第2期
[30]丁万涛.加筋膨胀土强度特性研究.长安大学硕士学位论文.2002年5月
[31]刘义高.膨胀土路堑边坡稳定性的数值分析.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[32]王向东.文江泉.用FLA C-3D进行土质高边坡稳定性分析.西华大学学报.2005年第三期
[33]黄火林.基于强度折减的快速拉格朗日差分法在边坡工程中的应用.中国地质(北京)大学硕士学位论文.2007年5月
[34]张艳刚.膨胀土边坡稳定性的FLAC分析.广西大学硕士学位论文.2005年6月
[35]关立军.基于强度折减的土坡稳定分析方法研究.大连理工大学硕士学位论文.2003年6月
[36]陈祥军.汤劲松.用FLAC-3D进行马崖高边坡稳定性分析.石家庄铁道学院学报.2002年第3期
[37]牟太平.张嘎.张建民.土坡破坏过程的离心模型试验研究.清华大学学报(自然科学版).2006年第9期
[38]唐志成.土工离心模型试验原理及误差问题.重庆交通学院学报.1989年第4期
[39]徐正栋.朱大铮.梁小山.南京水利科学研究院水利水运科学研究.1987年第4期
[40]朱维新.土工离心模型试验研究状况.岩土工程学报.1986年第3期
[41]杜延龄.土工离心模型试验基本原理及其若干基本模拟技术研究.水利学报.1993年第8期
[42]姚裕春.姚令侃.袁碧玉.苏凤环.周志林.施工时序对边坡稳定性影响的离心模型试验及数值分析.岩石力学及工程学报.2006年第5期
[43]刘宏.张悼元.韩文喜.高填方地基土工离心模型试验技术研究.地质科技情报.2005年第1期
[44]杜延龄.大型土工离心机基本设计原则.岩土工程学报.1991年第6期
[45]谢永利.潘秋元.曾国熙.应用离心模型试验研究软基变形性状.岩土工程学报.1995年第4期
[46]包承纲.我国离心模拟试验技术的现状和展望.岩土工程学报.1991年第6期
[47]杨锡武.欧阳仲春.加筋高路堤陡边坡离心模型的研究.土木工程学报.2000年第5期
[48]彭娟.膨胀土用作路堤填料的分类及施工控制指标的试验研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[49]顾行文.膨胀土与结构物的相互作用研究.南京水利科学研究院硕士学位论文.2005年6月
[50]武海涛.膨胀土边坡稳定性及综合治理研究.武汉理工大学硕士论文.2006年5月
[51]谭波.宁明膨胀土堑坡稳定分析及柔性处治技术研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年5月
[52]周玉峰.宁明膨胀土膨胀变形规律和木构关系研究.长沙理工大学硕士学位论文.2005年4月
[53]邓哲.改良膨胀土及路堤填筑控制.西南交通大学硕士学位论文.2002年6月
[54]伍兴全.安康盆地膨胀土滑坡工程地质特征及滑坡防治措施研究.中国地质大学工程硕士学位论文.2004年11月
[55]刘建锋.徐进.高春玉.土的直剪试验缺陷探讨.四川水利发电.2005年第1期
[56]吴国永.土的直剪试验有效抗剪强度指标的特性.广东水电科技.1996年第3期
[57]成静 徐凡凡.土工试验中的抗剪强度分析.江西水利科技.2004年5月第30卷增刊
[58]张品萃.胥建华.土三轴压缩试验试验方法的对比探讨.地质灾害与环境保护.2003年第1期
[59]闰龙芳.直剪试验与三轴试验的对比探讨.山西建筑.2004年第24期
[60]张敏江.郭尧.张丽萍.邱欣.直剪试验中对土抗剪强度的一种修正方法.沈阳建筑大学学报(自然科学版).2005年第2期
[61]朱湘.黄晓明.邓学钧.土工格栅加筋路堤机理研究.公路交通科技.2000年2月
[62]尹利华.陕西膨胀土强度与含水量的关系研究.长安大学硕士学位论文.2005年5月
[63]周桂成.膨胀土力学参数的试验研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[64]贺洁.膨胀土分类方法探讨以及抗剪强度的试验研究.大连理工大学硕士学位论文.2001年6月
[65]杨庆.季大雪.栾茂田.张克.土工格栅加筋路堤边坡结构性能模型试验研究.岩石力学.2005年第8期
[66]陈辉.加筋土强度理论及加筋路堤有限元分析.长安大学硕士学位论文.2005年5月
[67]徐林荣.华祖煜.加筋边坡承载力和位移模型试验及结果分析.铁道学报.1999年第1期
[68]刘波.韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南.人民交通出版社.2005年9月第一版
[2]膨胀土选择文集编译组.国外膨胀土研究新技术.成都;成都科技大学出版社,1985.
[3]廖世文.曲永新.朱永林.全国首届膨胀土科学研讨会论文集.成都;西南交通大学出版社,1989.
[4]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题.北京;中国建筑工业出版社,1997.
[5]高国瑞.膨胀土微结构特征研究.工程勘察,1981年第5期
[6]高国瑞.膨胀土的微光结构和膨胀势.岩土工程学报,1984年第2期
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[8]刘祖德.土的抗剪强度取值标准问题.岩土工程学报,1987年第2期
[9]谭罗荣.孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究.岩土力学,2004年第10期
[10]谭罗荣.张海英等.风干含水量W_(65)用作膨胀土判别分类指标的可行性研究.工程地质学报,1994年第1期
[11]黄新.丁国洪.蒙自地区膨胀土路基特征及处理.城市道桥与防洪,2006年第5期
[12]K.Collins.Characteristics of Expansive Microfabric.Proceedings of the Fifth International Conference on Expansive Soils,1984
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[15]易海峰.改性膨胀土在路基填筑中的应用研究.西南公路,2006年第2期
[16]刘艳云.LVQ神经网络在膨胀土膨胀潜势分类中的应用.长沙医学院,2006年第6期
[17]张志强.庞俊杰.膨胀土对路基的危害及处理方法.山西建筑,2006年第17期
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[24]卢肇钧.吴肖铭等.膨胀力在非饱和土强度理论中的作用.岩土工程学报,1997年7月第5期
[25]谭罗荣.孔令伟.膨胀土的强度特性研究.岩土力学,2005年7月期7期
[26]周国新.膨胀土铁路路堤工程病害与防治措施.岩土工程,2005年10月第1期
[27]陈安惠.西安南京铁路膨胀土路基及构筑物的病害整治.路基工程,2005年第3期
[28]王国利.膨胀土边坡变形和稳定的离心模型试验研究.南京水利科学研究院硕士学位论文.2005年6月
[29]刘镇庭.边坡破坏机理的离心模型试验研究.公路交通技术.2002年第2期
[30]丁万涛.加筋膨胀土强度特性研究.长安大学硕士学位论文.2002年5月
[31]刘义高.膨胀土路堑边坡稳定性的数值分析.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[32]王向东.文江泉.用FLA C-3D进行土质高边坡稳定性分析.西华大学学报.2005年第三期
[33]黄火林.基于强度折减的快速拉格朗日差分法在边坡工程中的应用.中国地质(北京)大学硕士学位论文.2007年5月
[34]张艳刚.膨胀土边坡稳定性的FLAC分析.广西大学硕士学位论文.2005年6月
[35]关立军.基于强度折减的土坡稳定分析方法研究.大连理工大学硕士学位论文.2003年6月
[36]陈祥军.汤劲松.用FLAC-3D进行马崖高边坡稳定性分析.石家庄铁道学院学报.2002年第3期
[37]牟太平.张嘎.张建民.土坡破坏过程的离心模型试验研究.清华大学学报(自然科学版).2006年第9期
[38]唐志成.土工离心模型试验原理及误差问题.重庆交通学院学报.1989年第4期
[39]徐正栋.朱大铮.梁小山.南京水利科学研究院水利水运科学研究.1987年第4期
[40]朱维新.土工离心模型试验研究状况.岩土工程学报.1986年第3期
[41]杜延龄.土工离心模型试验基本原理及其若干基本模拟技术研究.水利学报.1993年第8期
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[44]杜延龄.大型土工离心机基本设计原则.岩土工程学报.1991年第6期
[45]谢永利.潘秋元.曾国熙.应用离心模型试验研究软基变形性状.岩土工程学报.1995年第4期
[46]包承纲.我国离心模拟试验技术的现状和展望.岩土工程学报.1991年第6期
[47]杨锡武.欧阳仲春.加筋高路堤陡边坡离心模型的研究.土木工程学报.2000年第5期
[48]彭娟.膨胀土用作路堤填料的分类及施工控制指标的试验研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[49]顾行文.膨胀土与结构物的相互作用研究.南京水利科学研究院硕士学位论文.2005年6月
[50]武海涛.膨胀土边坡稳定性及综合治理研究.武汉理工大学硕士论文.2006年5月
[51]谭波.宁明膨胀土堑坡稳定分析及柔性处治技术研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年5月
[52]周玉峰.宁明膨胀土膨胀变形规律和木构关系研究.长沙理工大学硕士学位论文.2005年4月
[53]邓哲.改良膨胀土及路堤填筑控制.西南交通大学硕士学位论文.2002年6月
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[55]刘建锋.徐进.高春玉.土的直剪试验缺陷探讨.四川水利发电.2005年第1期
[56]吴国永.土的直剪试验有效抗剪强度指标的特性.广东水电科技.1996年第3期
[57]成静 徐凡凡.土工试验中的抗剪强度分析.江西水利科技.2004年5月第30卷增刊
[58]张品萃.胥建华.土三轴压缩试验试验方法的对比探讨.地质灾害与环境保护.2003年第1期
[59]闰龙芳.直剪试验与三轴试验的对比探讨.山西建筑.2004年第24期
[60]张敏江.郭尧.张丽萍.邱欣.直剪试验中对土抗剪强度的一种修正方法.沈阳建筑大学学报(自然科学版).2005年第2期
[61]朱湘.黄晓明.邓学钧.土工格栅加筋路堤机理研究.公路交通科技.2000年2月
[62]尹利华.陕西膨胀土强度与含水量的关系研究.长安大学硕士学位论文.2005年5月
[63]周桂成.膨胀土力学参数的试验研究.长沙理工大学硕士学位论文.2006年4月
[64]贺洁.膨胀土分类方法探讨以及抗剪强度的试验研究.大连理工大学硕士学位论文.2001年6月
[65]杨庆.季大雪.栾茂田.张克.土工格栅加筋路堤边坡结构性能模型试验研究.岩石力学.2005年第8期
[66]陈辉.加筋土强度理论及加筋路堤有限元分析.长安大学硕士学位论文.2005年5月
[67]徐林荣.华祖煜.加筋边坡承载力和位移模型试验及结果分析.铁道学报.1999年第1期
[68]刘波.韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南.人民交通出版社.2005年9月第一版