【摘要】：膨脹土在我國分布廣泛,位于膨脹土地區(qū)的基坑在開挖過程中受地下水位上升、降雨和基坑內積水等因素的影響,容易發(fā)生變形破壞�；拥氖Х�(wěn)往往會造成經濟損失,甚至造成人員傷亡等無法挽回的后果。膨脹土基坑失穩(wěn)的因素很多,而降雨和膨脹土基坑側壁地下水滲流是誘發(fā)基坑失穩(wěn)的關鍵因素。膨脹土遇水崩解,破壞土的結構,導致強度降低;此外,產生的膨脹力也會對支護結構產生不利影響。盡管人們對基坑問題做了大量研究,但一直沒有完全掌握基坑失穩(wěn)的破壞機理,對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度、膨脹變形特性和滲透特性展開研究,并基于坑底浸水問題對側壁穩(wěn)定性進行了分析。膨脹土作為一種典型的非飽和土,其強度可以表示為飽和狀態(tài)下的有效抗剪強度和由基質吸力引起的吸附強度。含水量的增大不僅破壞土顆粒的聯(lián)結狀態(tài),還會導致吸力的降低,兩者都對土的強度有重要影響,所以研究土的強度隨含水量的變化規(guī)律顯得十分關鍵。研究非飽和土的基質吸力必須結合土—水特征曲線,依據(jù)現(xiàn)有理論可以對非飽和滲透系數(shù)和抗剪強度分析。本文引入濕脹率的概念,并通過此試驗測得的干密度和含水量的關系結合使用土壤張力計實測了膨脹土的土—水特征曲線。并基于理論預測模型和飽和滲透系數(shù),預測了非飽和膨脹土滲透系數(shù)與含水量或基質吸力的關系,用于研究基坑側壁地下水的滲流。近年來利用有限元分析軟件計算非飽和土基坑側壁的滲流和穩(wěn)定性方面有著廣泛的應用。本文利用Geostudo軟件分別模擬膨脹土基坑側壁土體的滲流場和穩(wěn)定性,得到正常情況下和水位上升坑底浸水后側壁孔隙水壓力的分布以及側壁穩(wěn)定性系數(shù)等的變化。本文得到的主要結論如下:(1)膨脹土的抗剪強度指標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的c值越大,φ值越小。這種現(xiàn)象在含水量較低時的差別更為明顯,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上含水量的增量,初始含水量越低吸水達到相同含水量時的濕脹率也越大,最終完全穩(wěn)定后的最大濕脹率也越大。(3)利用張力計能可靠地測量膨脹土的土—水特征曲線,在此基礎上基于理論模型預測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吸力的增大而減小,兩者的關系可以用指數(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模塊計算水位上升坑底浸水后的滲流。浸水后側壁一定范圍內土體的孔隙水壓力增大,基質吸力減小,含水量增大,導致土的強度降低,側壁主動土壓力增大。在此基礎上使用SLOPE/W模塊進行穩(wěn)定性分析,結果表明浸水后側壁的穩(wěn)定性系數(shù)明顯降低,說明含水量增大導致的強度降低會對基坑側壁的穩(wěn)定性造成不利影響。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：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 膨脹土的主要類型根據(jù)地調資料，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的一類膨脹土，通常位于最上層，埋深較淺。一般呈致密或硬塑狀態(tài)，含有鈣質及鈣質結核，內部裂隙發(fā)育，裂隙面為臘狀且具有油脂光澤，通常還含有鐵錳質薄膜及結核，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，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，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結核和粉質黏土層，該地區(qū)的 2-3 所示。

圖 2-2 膨脹土取樣點位置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結核和粉質黏土層，該地區(qū)的主要地層如圖 2-3 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2763657