第一篇 强膨胀土工程特性及地质结构

第1章 绪论

1．1 问题提出

1．2 强膨胀土机理及处理技术研究现状

1．2．1 膨胀土边坡滑动破坏机理

1．2．2 膨胀土边坡稳定性分析方法

1．2．3 膨胀土边坡处理技术

1．2．4 膨胀土边坡监测技术

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 课题研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 强膨胀土（岩）矿化成分

2．1 化学成分

2．2 矿物成分

第3章 强膨胀土（岩）基本物理力学特性

3．1 基本物理特性指标

3．2 压缩特性

3．3 抗剪强度

3．3．1 室内剪切试验

3．3．2 现场大剪试验

3．3．3 现场大剪试验与室内抗剪试验成果对比分析

3．3．4 物理力学参数推荐值的选取

3．3．5 反复胀缩条件下的抗剪强度

3．3．6 不同含水率条件下的抗剪强度

第4章 强膨胀土（岩）胀缩特性与水理特性

4．1 胀缩特性

4．1．1 强膨胀土（岩）胀缩特性指标统计分析

4．1．2 胀缩特性指标与物理性质的关系

4．2 渗透特性

4．2．1 室内渗透试验

4．2．2 现场注水试验

4．2．3 室内渗透试验与现场注水试验对比分析

4．3 崩解特性

4．3．1 强膨胀土崩解类型

4．3．2 强膨胀岩崩解类型

4．3．3 崩解类型影响因素分析

第5章 强膨胀土（岩）裂隙特征

5．1 裂隙成因类型

5．1．1 原生裂隙

5．1．2 次生裂隙

5．1．3 构造裂隙

5．2 裂隙要素分析

5．3 裂隙发育规律分析

5．4 裂隙面抗剪强度

5．4．1 室内试验

5．4．2 现场大剪试验

5．4．3 裂隙面抗剪强度推荐值的选取

第6章 强膨胀土（岩）结构特性

6．1 微观结构

6．2 宏观结构

6．2．1 淅川段强膨胀土宏观结构

6．2．2 南阳1段强膨胀土宏观结构

6．2．3 南阳2段强膨胀土宏观结构

6．2．4 南阳3段强膨胀岩宏观结构

6．2．5 鲁山段强膨胀岩宏观结构

6．2．6 邯郸段强膨胀岩宏观结构

第7章 不同膨胀潜势膨胀土（岩）工程特性对比分析

7．1 化学、矿物成分对比分析

7．1．1 膨胀土（岩）化学成分

7．1．2 膨胀土（岩1的矿物成分

7．2 物理特性对比分析

7．2．1 膨胀土（岩）颗粒组成

7．2．2 膨胀土（岩）基本物理性指标

……

第二篇 强膨胀土渠坡滑动破坏和膨胀变形规律

第三篇 强膨胀土渠坡处理技术

第四篇 强膨胀土渠坡变形监测

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陈善雄，1965年1月出生，博士，研究员、博士生导师，注册土木工程师（岩土）。现任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责任研究员、课题组长，兼任中国科学院武汉岩土力学研究所副总工程师、《岩土力学》编委、中国土木工程学会土力学及岩土工程分会非饱和土与特殊土专业委员会委员、武汉岩土工程学会常务理事。长期从事特殊土工程特性与处治方法及变形调控技术与灾害防治技术研究，先后主持了“十二五”国家科技支撑项目课题、国家自然基金科学仪器基础研究专项、国家自然科学基金面上项目、中国科学院知识创新工程项目等30余项重大岩土工程项目，参编了国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》。获省部级科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖2项，发明专利授权20余项，软件登记1项，专著2部，发表论文120余篇。

《强膨胀土渠坡破坏机理及处理技术》紧密结合南水北调中线工程强膨胀土渠道处理设计面临的技术难题，研究了南水北调中线工程强膨胀土工程特性与地质结构、强膨胀土渠坡滑动破坏和膨胀变形规律及强膨胀土渠坡处理技术，揭示了强膨胀土的工程地质特征及工程特性，阐明了强膨胀土渠坡变形机理与破坏模式及其渠坡变形规律，提出了强膨胀土渠道边坡稳定性分析方法，建立了强膨胀土渠坡变形和渠基回弹与影响因子的关系，提出了换填与抗滑措施相结合的强膨胀土渠道处理技术。

《强膨胀土渠坡破坏机理及处理技术》可供水利水电、交通土建、地质灾害防治等领域以及高等院校、科研院所从事工程地质、岩土工程勘测设计的科研人员、教学人员、技术人员、研究生等参考。

本书以国家"十一五"科技攻关课题"膨胀土地段破坏机及处理技术"研究为基础，结合以往膨胀土研究成果，针对膨胀边坡稳定的世界级难是，以国内外最大规模的膨胀土渠道原型试验为依托，深入研究了膨胀土的地质结构、裂隙发育及分布规律、地下水赋存形式及工程特性，提出了膨胀土等级现场快速判别的定性和半定量方法。

经干湿循环作用的膨胀土边坡，降雨期或雨后发生浅层坍滑破坏是膨胀土地区公路建设中常见的一种频繁且严重的地质灾害，往往带来严重的工程、经济损失和生态环境破坏。如何合理解释该现象产生的原因、弄清边坡坍滑时土体强度显著衰变规律及机理并提出与破坏实际吻合的稳定性分析方法，仍是当今膨胀土工程问题研究的热点和亟待解决的难题。.为此，本项目拟以我国广西地区的残积型膨胀土为研究对象，根据边坡浅层坍滑时土体的实际环境和边界条件，改进现有室内三轴强度试验设备和方法，研究干湿循环显著影响区膨胀土应力应变、强度衰变及渗透特性，弄清干湿循环效应与低应力条件的作用和影响，并采用环境扫描电子显微镜分析微观作用机理；结合室内试验及现场监测结果，通过数值理论分析手段，考虑吸湿膨胀作用，采用非线性抗剪强度参数，开展膨胀土边坡浅层坍滑破坏分析，可望真正合理解释膨胀土边坡浅层坍滑原因，为开展有效的工程处治设计提供理论依据。

本项目主要以百色膨胀土为对象，设计并开展了经干湿循环作用含低围压条件的重塑土饱和三轴固结排水试验，分析了橡皮膜约束对围压的影响并做出校正，进行了校正前后的实测抗剪强度参数对比分析，探究了不同干湿循环次数及试验围压下的强度及应力应变关系；通过开展干湿循环及低应力等因素对膨胀土抗剪强度的影响，研究了干湿循环条件下膨胀土的抗剪强度衰减规律，开展了干湿循环作用下膨胀土边坡的浅层坍滑分析；采用有限元软件开展了系列瞬态渗流和极限平衡分析，研究了不同降雨强度与历时对膨胀土边坡渗流场的影响，研究了降雨强度及历时、不同坡比和坡高等因素对边坡稳定性的影响；以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3、5、7）干湿循环（n=1、2、3、4）共同作用的环境，开展无、有荷膨胀率试验，并采用SEM扫描电镜、MIP压汞仪和XRD衍射仪分析了二者共同作用下试样微结构及矿物成分的演变规律。结果表明：橡皮膜约束对低围压的测试结果影响显著，须校正；做膨胀土边坡稳定性分析时，宜用经校正围压方法获得的应力圆拟合双线形强度线确定计算参数，以获得与实际坍滑破坏较吻合的计算结果。获得了浅表层边坡土体强度具有非线性性质，并认为该特性是因土固有的膨胀性本质所致；揭示了膨胀土吸湿膨胀与粘聚力的严重衰减是引起边坡浅层坍滑的重要原因，得到了不同降雨条件对边坡浅层坍滑的影响。弄清了酸雨作用下膨胀土微观结构和矿物成分变化特性，揭示了酸雨入渗对膨胀土的微观作用机理，并阐明了其对膨胀土强度特性影响的劣化机理。