受地下水影响的膨胀土渠道边坡破坏机理及支护技术研究

【摘要】：膨胀土是一种亲水性强,遇水膨胀的土体,易造成工程破坏,是地质灾害发生主要诱因之一,同时也是一项全球性的治理难题。南水北调是国家解决北方缺水的重要战略工程,南水北调中线全程长1277公里,但其在南阳、沙河等地区共穿越了387公里的膨胀土地带,对其渠道边坡产生了不同程度的破坏,因而解决南水北调膨胀土渠道边坡问题成为该工程的重中之重。国内许多专家学者对南北北调膨胀土已展开了很多研究,但其都是对于膨胀土的开裂特性,降雨入渗,及内部软化结构面等多方面进行探讨,而鲜有考虑到地下水对于南水北调渠道边坡的影响。本文经过对南水北调中线的勘查,总结了渠道边坡的破坏形式,通过试验得出膨胀土的物质组成、化学成分及基本物理性质,分析其膨胀土地质特征。通过对南水北调边坡的破坏形式和开挖渠坡的胀缩结构面研究,把南水北调渠坡的破坏模式总结归纳为3大类,用以认识膨胀土破坏类型与指导膨胀土渠道边坡的加固方案。对南水北调中线膨胀土进行现场取样,进行了大量室内试验,重点研究了其胀缩性能、受干湿循环影响的抗剪强度变化、渗透系数和土水特征曲线。根据试验段实际工况建立数值模型,通过数值模拟和现场监测数据分析渠道边坡的显著影响区深度,分析其渠道边坡内的渗流场分布情况,并耦合边坡稳定性对其安全系数进行验算,得出其渠道边坡破坏机理。从而针对其破坏机理,提出了一套适用一级渠坡以上的内外结合排水+土工格栅加筋体+坡面三维植草的综合防护措施,分析了加固机理措施。本文总结了南水北调渠道边坡的破坏模式,分析确定了大气干湿循环影响区深度,从上层滞水和大气相互作用影响等方面,分析其渗流场分布情况,并分析其安全稳定性,揭示膨胀土渠道边坡的破坏机理,并针对的提出一种综合防护方案,希对南水北调工程膨胀土的研究与防护治理有指导作用。
【关键词】：南水北调 渠道边坡 膨胀土 稳定性
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV672;TV223