干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究.pdf

第５５卷第１期人民长江Ｖｏｌ.５５ꎬＮｏ.１

２０２４年１月ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＪａｎ.ꎬ２０２４

文章编号:１００１－４１７９(２０２４)０１－０１９２－０８

引用本文:解林ꎬ张中印ꎬ艾东ꎬ等.干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究[Ｊ].人民长江ꎬ２０２４ꎬ５５(１):１９２－１９９.

干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究

１１２３ꎬ４

解林ꎬ张中印ꎬ艾东ꎬ吕士展

(１.中国南水北调集团中线有限公司渠首分公司ꎬ河南南阳４７３０００ꎻ２.武汉科技大学城市建设学院ꎬ湖北

武汉４３００６５ꎻ３.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室ꎬ湖北武汉４３００７１ꎻ

４.中国科学院大学ꎬ北京１０００４９)

摘要:为探究膨胀土渠堤表面风干、地下水位升高和侧坡渗水等因素对其稳定性的影响ꎬ防控由此引发的现场

灾害ꎬ开展了填方渠坡室内模型试验ꎬ研究了南水北调渠堤膨胀土含水量波动对渠坡变形和裂缝发育规律的

影响ꎬ分析了边坡变形值、裂缝长度宽度与含水率、时间和渗水位置的关系ꎬ揭示了膨胀土含水量波动的致灾

过程和时空发育规律ꎮ试验结果表明:①旱季坡面水分蒸发导致渠坡表层２００ｍｍ深度内首先产生垂直坡表

面的“Ｖ”形簇状纵向裂缝ꎬ后逐渐水平发育ꎬ坡面最大沉降值为４ｍｍꎬ１５ｄ后沉降趋于稳定ꎻ②雨季渠堤下

部地基水位抬升使渠堤底部膨胀土发生显著膨胀ꎬ渠堤整体抬升３.３２ｍｍꎻ③在渠堤侧坡渗水中心点附近土

体含水量上升８％以上ꎬ坝堤内自由水沿纵横向不均匀扩散而引起土体各向不均匀膨胀变形ꎬ并在右坡坡脚

处产生长４００ｍｍ、宽１４ｍｍ的宽大裂缝ꎻ④基于膨胀系数的地基变形计算公式可以较好地预测渠坡浸水后

各位置的变形量ꎬ有助于依据土体含水量判别各点的变形状态ꎬ为渠堤稳定性分析提供参考ꎮ

关键词:膨胀土渠堤ꎻ模型试验ꎻ含水量ꎻ渠坡变形ꎻ裂隙发育ꎻ南水北调中线工程

中图法分类号:ＴＶ９１ꎻＴＵ４４３文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１６２３２/ｊ.ｃｎｋｉ.１００１－４１７９.２０２４.０１.０２７

众多学者通过室内外试验开展了相关研究ꎮ汪时机

０引言[３]

等利用图像处理技术对干湿循环交替作用下膨胀

膨胀土是一种对环境湿热变化敏感的高塑性黏土裂隙演化与强度衰减规律进行了研究ꎬ发现裂隙指

土ꎬ具有胀缩性、裂隙性等重要特性ꎬ在降雨和蒸发作标的增长主要集中在裂隙快速扩展期ꎬ揭示了土体黏

用下ꎬ膨胀土反复胀缩变形导致裂隙的萌生和发展ꎬ最[４－５]

聚力衰减与裂隙面积率的关系ꎮ骆赵刚等运用图

终形成错综复杂的裂隙网络ꎮ裂隙的产生破坏了膨胀像处理技术探究了土体厚度对膨胀土失水开裂的影

土的完整性ꎬ降低了土体强度ꎬ促进膨胀土力学性能进响ꎬ试验结果表明ꎬ土体厚度越大ꎬ其表面裂纹越宽大、

一步劣化ꎬ为雨水的侵入和土中水分的蒸发提供优势[６]

单一ꎮ刘观仕等开展了不同环境湿度与温度下的

通道ꎬ从而影响膨胀土的整体强度和工程结构稳定ꎬ对裂隙发育试验