膨胀土路基处治技术剖析.ppt

渗透系数（m/s） 渗透系数（m/s） R = 0.987 R = 0.9815 33 三、膨胀土路堑边坡处治技术 (2) 数值模拟的关键技术之二——干湿循环特性的描述 采取的措施：将变形场与湿度场进行耦合数值模拟分析 ? 非饱和膨胀土的渗透系数及其变化规律 结论： 非饱和渗透系数与 含水率之间成指数关系 θ k w = 2×10-22e0.7212 2 1.0E-12 2.0E-08 4.0E-08 6.0E-08 25 30 35 40 45 50 体积含水量（%） 广西宁明 灰黑原状土 θ k w = 5×10-19e0.5039 2 1.0E-13 1.0E-09 2.0E-09 3.0E-09 4.0E-09 5.0E-09 6.0E-09 25 30 35 40 45 50 体积含水量（%） 广西宁明 灰黑重塑土 （ k w (? ) ? ae b? ） 20m 34 15m 稳态分析初始重量含水率分布图 三、膨胀土路堑边坡处治技术 (3)数值模拟结果 ① 非饱和土渗流场变化特征的数值模拟 Ⅰ 30m Ⅰ 降雨条件下膨胀土路堑边坡的含 水率在整个边坡浅表层范围内发生变 化，表层是严重湿化区域，如不采取 全面的防排水及防渗措施，边坡将发 生溜坍、坍滑等浅层破坏。 1－1断面 初始 降雨12小时后 降雨24小时后 降雨48小时后 3 3 3－3断面 2 2 2－2断面 * 2 讲 授 内 容 一、膨胀土及其工程问题 二、膨胀土路堤修筑技术 三、膨胀土路堑边坡处治技术 重点：膨胀土路基处治技术原理及常用方法 难点：膨胀土的胀缩机理 S S S S S S S 3 一、膨胀土及其工程问题 1．什么是膨胀土(expansive soils)？ 膨胀土是一种富含膨胀性粘土矿物且在环境干湿交替作用下发 生体积明显胀缩和强度强烈衰减而常常导致工程变形破坏的非饱和 粘性土。 铝氧八面体 硅氧四面体 蒙脱石构型 钾离子 伊利石构型 微观特征： （1）以蒙脱石和伊利石及其混成粘土矿物为主，易吸水膨胀，失水收 缩；（2）比表面积大；（3）阳离子交换量大；（4）微裂隙发育。 高岭石构型 G S nH2O G S G S G S 铝氧八面体 硅氧四面体 G S G S 标准吸湿含水率（%） 标准吸湿含水率 （%） 标准吸湿含水率 （%） R = 0.9461 R = 0.9823 R = 0.9211 y = 0.0264x + 0.6901 2 0 15 12 9 6 3 0 400 500 100 200 300 比表面积（m2/g） y = 0.2649x + 0.7266 2 0 15 12 9 6 3 0 40 50 10 20 30 蒙脱石含量（%） y = 0.0281x - 0.4559 2 0 15 12 9 6 3 0 600 4 200 400 阳离子交换量（me/kg） ` 一、膨胀土及其工程问题 2．膨胀土的判别与分类 （1）国内外现有膨胀土判别分类指标可分为两大类： 宏观（间接）指标——通过工程实验评价其膨胀潜势； 微观（直接）指标——反映胀缩机理的本质参数，如蒙脱石含量、比 表面积、阳离子交换量。 （2）公路部门：自由膨胀率、塑性指数；铁路部门：微观指标。 （3）必威体育精装版研究成果：测试简便、能反映膨胀土的胀缩本质的宏观指标—— 标准吸湿含水率。 非膨胀土 弱 中 强 标准吸湿含水率 Wf (%) 塑性指数 IP (%) 自由膨胀率（%） ＜2.5 ＜15 ＜40 2.5～4.8 15～30 40～60 4.8～6.8 30～45 60～90 ≥6.8 ≥45 ≥90 注：标准吸湿含水率为在标准条件下（温度为 25±2℃，相对湿度为60±3%）膨胀土试样从 天然含水量脱湿至平衡后的含水量。 5 标准吸湿含水率的试验装置 一、膨胀土及其工程问题 2．膨胀土的判别与分类 公路部门膨胀土的判别分类标准 6 年因其造成的损失达80亿美元。 3．膨胀土的分布及特点 膨胀土分布广，遍布六大洲、46个国家。 美国50个州中40个州有膨胀土分布，每 7 膨胀土分布区 ? ? 分布广 类型多 ? 性质复杂 一、膨胀土及其工程问题 中国膨胀土特点 中国26个省区有