公路膨脹土路塹邊坡的破壞特征及勘察技術(shù)研究.pdf

1、調(diào)研表明路塹邊坡滑坡破壞是我國膨脹土地區(qū)公路修筑目前面臨主要工程問題,本文選取寧明盆地殘積型膨脹土作為研究對象,重點研究了路塹邊坡脹縮活動帶的變形活動特性及滑坡破壞規(guī)律。
　　 (1)邊坡表層的干濕循環(huán)影響區(qū)其土體含水量常低于塑限,此時蒙脫石以晶格脹縮為主,造成干濕循環(huán)影響區(qū)土體的嚴重脹縮變形。對殘積型膨脹土的土質(zhì)微觀分析表明,干濕循環(huán)影響區(qū)土體的蒙脫石礦物含量、比表面積大小、ESP值等呈現(xiàn)隨風(fēng)化深度加大而衰減的總體變化規(guī)律,使

2、其具有較高含水量、孔隙比及較低的干密度特征,加之獨特的宏微觀統(tǒng)一定向組構(gòu)特征,使得邊坡變形及滑坡破壞受到淺層的風(fēng)化帶界面、層理等地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的控制。
　　 (2)通過對路塹邊坡中層理狀、節(jié)理狀脹縮結(jié)構(gòu)面形態(tài)要素的統(tǒng)計測量分析及對滑坡面與自然坡面優(yōu)勢坡角赤平投影統(tǒng)計結(jié)果的對比分析,基于結(jié)構(gòu)面控制理論建立了殘積型膨脹土脹縮活動帶的雙層活動模型。該模型突破了傳統(tǒng)的均勻風(fēng)化帶理論,首次提出了該類邊坡存在上部土層和下部風(fēng)化巖層兩個活動帶、上

3、部帶受A層和B層土分界面控制、下部帶受土巖界面及(強、弱)風(fēng)化帶界面控制、下限受上層滯水底界面控制的新認識。
　　 (3)對開挖邊坡坡體側(cè)向變形近一年的跟蹤觀測,首次非常清晰的觀察到了膨脹土邊坡側(cè)向變形為一個從“逐漸增大—突變—回縮或暫時穩(wěn)定”的隨季節(jié)性氣候而演化的過程。突變是在整個雨季邊坡累積變形的基礎(chǔ)上由一次持續(xù)的強降雨過程誘發(fā)的。經(jīng)兩次滑坡調(diào)查統(tǒng)計建立了臺階式滑坡破壞模式,結(jié)合邊坡變形觀測資料、溫度、含水量資料分析及滑坡體

4、與脹縮結(jié)構(gòu)面形態(tài)要素的類比分析,建立了殘積型膨脹土開挖邊坡的雙層滑動破壞模型。該模型首次提出并以觀測結(jié)果驗證了殘積型膨脹土滑坡破壞受雙層脹縮活動控制并具有淺層、漸進、雙層滑動和逐次發(fā)展的演化規(guī)律。這一新認識為解決在廣西南寧、百色、寧明、上思等地長期存在的殘積型膨脹土路塹邊坡滑坡破壞難題及開展柔性支護結(jié)構(gòu)新方法的研究提供了必不可少的地質(zhì)理論。
　　 (4)首次通過在淺井中埋入位移傳感器對寧明湖相泥巖殘積型膨脹土開挖坡表1.0m范圍

5、內(nèi)不同深度土層的相對脹縮變形進行了精確監(jiān)測,并運用本文提出的時間效應(yīng)統(tǒng)計分析方法得到了殘積型膨脹土開挖斜坡兩個不同新生脹縮活動帶的深度(即上部土層2.34m,下部風(fēng)化巖層1.21m)和建立了雙層活動帶的時效模型。該模型與結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計得到的雙層活動模型互相印證,直接揭示了有效深度低于1米的邊坡傳統(tǒng)防護結(jié)構(gòu)在膨脹土路塹邊坡防護中失效的原因,并為同類膨脹土路塹邊坡的防護設(shè)計提供了可靠的寶貴參數(shù)。
　　 (5)用吸力法計算得到的土層及巖層

6、活動帶深度(2.12m、1.21m)分別與淺井位移計法觀測得到的開挖路塹邊坡土層及巖層新生活動帶深度對應(yīng),印證了雙層活動帶時效模型的科學(xué)性,也說明吸力法得到的就是干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度,是邊坡表層土體對短期氣候干濕循環(huán)作用的響應(yīng)。淺井位移計法為活動帶深度觀測提供了一種新的實用方法。
　　 (6)本文提出的干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度快速勘測新方法,其測試結(jié)果具有可重復(fù)再現(xiàn)性,并與由濕度系數(shù)法、脹縮結(jié)構(gòu)面地質(zhì)標志法所得結(jié)果接近,同時得到