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研究碎石及土工格栅不同方式处理膨胀土,在不断注水情况下,吸水膨胀、失水收缩时,改良膨胀土膨胀特性的效果,对膨胀土工程防护治理具有重要的意义。本论文以“变电站土建专业若干问题研究与应用”科研项目为依托,以南宁三塘的中等膨胀土为试验土样,通过查阅已有的相关文献资料、实地调研、现场取样、室内试验、模型试验和理论分析等手段对变电站建设过程中膨胀土填料挡墙变形控制问题展开研究。 主要的研究内容:采用大型的模型试验开展挡土墙后25%碎石膨胀土不同处理宽度条件下挡土墙膨胀压力与变形特征研究,以及土工格栅处理膨胀土在不同铺设密度、不同处理宽度条件下挡土墙膨胀压力与膨胀土变形特征研究。经过试验及长期监测得出膨胀土浸水变形与膨胀力之间的关系、膨胀压力和含水量随着深度变化,探讨挡土墙后不同处理宽度下挡土墙土后膨胀压力与膨胀变形规律,为工程实际确定处置宽度(范围)提供借鉴。以及分析膨胀力与含水率关系、膨胀土含水率与深度关系、膨胀率与上覆压力的关系以及膨胀力与膨胀变形之间的关系,从而推导出膨胀土挡墙侧膨胀压力计算公式,为膨胀土挡墙设计提供参考依据,本次试验得到的主要结论如下。 1、膨胀土模型试验体积含水率及膨胀压力增大与减小的趋势基本是一致的,呈正相关关系;掺入一定比例的碎石,大大改善了膨胀土透水性;土工格栅起到了类似植被对土体有约束作用及导水作用,在加筋土体中形成了导水通道。膨胀压力是由含水率变化和膨胀土产生膨胀土膨胀压力综合作用结果。当各测点处体积含水率达到相对平衡位置时,膨胀压力也基本处于稳定状态,体积含水率起到主导作用。模型开始注水之后,体积含水率增大,膨胀土吸水膨胀导致格栅发生变形,当体积含水率达到相对平衡状态时,格栅应变趋于稳定。 2、掺入一定比例的碎石可降低挡墙受到的膨胀压力,同时还可以降低膨胀土的膨胀变形,且随着处理宽度增大,效果更为明显。掺碎石降低膨胀压力效果不是很明显,而降低竖向膨胀变形较明显,0.5m宽(一半挡土墙高度)可达到45%。因此,在实际工程碎石改良膨胀土挡墙中,可考虑的处理宽度是一半挡土墙高度或者更小。 3、土工格栅对膨胀土起到约束的作用。土工格栅相同处理间距下,处理宽度越大,土工格栅约束膨胀土膨胀效果越明显。挡土墙膨胀土工程中加筋宽度小于一半的挡土墙高度时,减小膨胀土膨胀压力较加筋宽度大于一半挡土墙高度时快(斜率)。加筋降低竖向膨胀变形不明显,而降低膨胀压力效果很明显,0.5m宽(一半挡土墙高度)可达到49%。在实际挡土墙工程中,若针对竖向变形量的控制可选掺碎石,针对侧膨胀压力可选加筋,具体情况需综合考虑 4、分析膨胀力和深度与含水率关系,膨胀力与上覆压力和膨胀率之间的关系,推导出不同深度土层、含水率、大气影响等因素作用下的膨胀土挡墙的侧膨胀压力计算公式,并用实测数据进行验证。