高液限土邊坡研究綜述

《高液限土邊坡研究綜述》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、高液限土邊坡研究綜述摘要:高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分；其主要的特征是壓實性差，經(jīng)過壓實后的土的壓縮性仍然較大，且有明顯的應(yīng)變軟化。水的因素和人的活動是導(dǎo)致高液限失穩(wěn)的主要原因。高液限土邊坡破壞防治必須堅持“先發(fā)制坡，以防為主”的原則，必須工程措施與生物措施相結(jié)合。關(guān)鍵詞:高液限土;邊坡;失穩(wěn)原因;防治措施1、概述在工程中判別高液限土的3個指標(biāo)為：小于0.074mm的顆粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指數(shù)大于26的土。目前邊坡工程對具有膨脹性的高液限土設(shè)計思路基本是參考膨脹土進行的，除了具有遇水膨脹、失水收縮的特征外

2、，更主要的特征是高液限土壓實性差，經(jīng)過壓實后的土的壓縮性仍然較大，且有明顯的應(yīng)變軟化。很多邊坡工程失去效用，都是由于認(rèn)清楚高液限土的本質(zhì)特征而引起的。2、高液限土的礦物組成及工程性質(zhì)高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分。其中蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構(gòu)成的礦物，其晶格單元由兩層硅氧四面體層夾一層氧化鋁八面體層構(gòu)成，層間聯(lián)接依靠范得華力，較弱，水分子容易進入晶胞之間，增大晶胞距離，脫水后，又產(chǎn)生相應(yīng)的收縮，其液限變化范圍可達到140～710%，塑限范圍為50～100%[1]；在晶格之間，由于同晶置換作用，使蒙脫石具有很強的吸附

3、能力，大量的Na+、Ca2+填充進來，產(chǎn)生雙電層效應(yīng)，導(dǎo)致粒間的膨脹。相似的，伊利石也具有2:1的三層晶體結(jié)構(gòu)，但其吸附的陽離子主要為Na+、K+，晶格間連接力較強，水分子不容易進入，所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石，其液限變化范圍為80～120%，塑限為45～60%。伊利石屬于較不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，性質(zhì)介于蒙脫石和高嶺石之間，并隨著層間K+含量的逐漸減少，而接近于蒙脫石。高嶺石的結(jié)構(gòu)單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成的晶胞。晶胞之間的聯(lián)結(jié)是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，聯(lián)結(jié)力較強，晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進入，親水性及膨脹性較前兩種礦

4、物成分小。高液限土的工程性質(zhì)與其母巖成份、含水量、密實度、外荷載大小及作用方式、其他物理化學(xué)作用等都有關(guān)系。根據(jù)大量工程實踐可知：高液限土透水性較差；干硬時強度高，堅硬不易挖掘,不易壓實；毛細現(xiàn)象明顯，吸水后能長時間保持水分，故吸水后承載力小、穩(wěn)定性差；具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性。3、高液限土邊坡工程失穩(wěn)的主要原因3.1水的影響3.1.1高液限土吸水引起的土體抗剪強度降低高液限土的抗剪強度包括內(nèi)摩擦力和粘聚力兩部分。內(nèi)摩擦力是土體受剪切時,剪切面上下顆粒相對移動時,土粒表面相互摩擦產(chǎn)生的阻力；粘聚力是使土體的顆粒粘結(jié)在一起成為團粒結(jié)構(gòu)的力。粘

5、聚力于兩個部分：土吸力,是土體孔隙、氣壓力與孔隙水壓力之差,使之產(chǎn)生粘聚力；土中天然膠結(jié)物質(zhì)對土粒產(chǎn)生膠結(jié)作用,而具有的粘聚力。隨著雨水入滲，水分逐漸積累，土體漸漸飽和，一方面土體內(nèi)孔隙氣壓減小，孔隙水壓力增大，結(jié)果基質(zhì)吸力減小，再者水分在土粒表面形成潤滑劑，使內(nèi)摩擦角減小，減小其的內(nèi)摩擦力，高液限土的抗剪強度不斷減小。3.1.2高液限土邊坡不同的水文地質(zhì)條件引起坡體內(nèi)應(yīng)力的變化高液限土不同的礦物組成、不同的層厚、不同的接觸關(guān)系以及坡體變形失穩(wěn)影響范圍內(nèi)地表水、地下水不同的補徑排條件，必然引起坡體局部的應(yīng)力的變化，對邊坡造成不利影響。3.1.3坡體

6、自重增加以及坡腳強度的降低高液限土吸水，必然引起坡體自重增加；高液限土含水量高，強度較低，尤其坡腳附近容易積水潮濕，容易產(chǎn)生由于坡腳強度不足，導(dǎo)致坡腳過大變形而失穩(wěn)。3.2人的活動對于人工開挖后高液限土坡，屬卸荷力學(xué)行為，卸荷將引起塹坡位移場和應(yīng)力場的改變，坡體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)在一定范圍內(nèi)調(diào)整，于塹坡內(nèi)坡緣拉應(yīng)力、坡中部最大壓力差、坡腳剪應(yīng)力三大應(yīng)力集中帶，導(dǎo)致最大主應(yīng)力和剪應(yīng)力增加，并在坡腳附近和坡型突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，并在一定的誘發(fā)因素下很可能演化為崩塌或滑坡[11]。4、高液限土坡常見的防治措施高液限土邊坡破壞防治必須堅持“先發(fā)制坡，以防為主”的

7、原則；依據(jù)高液限土的類別和挖方深度的不同，可從如下幾個方面考慮邊坡防治的措施。4.1選擇合理的邊坡開挖方式高液限土邊坡宜采用臺階級，加寬各級平臺的寬度，把高邊坡降低為矮邊坡的組合形式，這樣不僅減輕了高邊坡土體對坡腳的壓力，而且減弱了地面水對坡面的沖蝕，同時平臺對坡腳有一定的支撐作用。4.2設(shè)計較為保守的邊坡坡度由于高液限土工程性質(zhì)極為復(fù)雜，環(huán)境條件影響很大，很難確定邊坡坡度和破壞位置。因此，坡比設(shè)計有必要比類似工程地質(zhì)采取趨于保守的坡比方案。4.3施工時補強措施和反壓措施邊坡土質(zhì)液限高、強度低、穩(wěn)定性差，在施工中坡面、平臺出現(xiàn)裂縫的采用水泥漿封補，

8、防止雨水侵蝕發(fā)生近一步開裂。在裂縫段和滑移段采取填土反壓措施，待反壓土以上的防護加固措施及卸載工程完成后，再進行反壓段的開