目錄
序
前言
南水北調(diào)中線一期工程簡介
第1章 南水北調(diào)中線工程的膨脹土問題 1
1.1 膨脹土分布 1
1.1.1 陶岔—沙河南段 1
1.1.2 沙河南—黃河南段 2
1.1.3 黃河北—漳河南段 2
1.1.4 漳河北—古運(yùn)河南段 2
1.1.5 膨脹土分布區(qū)地形地貌及地質(zhì)環(huán)境 3
1.2 膨脹土?xí)r代及地層巖性 4
1.2.1 地層時(shí)代 4
1.2.2 物質(zhì)組成 6
1.3 膨脹土引發(fā)的渠道工程地質(zhì)問題 9
1.3.1 邊坡穩(wěn)定問題 9
1.3.2 渠底卸荷回彈及膨脹變形問題 13
第2章 南水北調(diào)中線工程膨脹土研究歷程 17
2.1 膨脹土專項(xiàng)研究 17
2.1.1 膨脹土專項(xiàng)研究主要時(shí)間節(jié)點(diǎn) 17
2.1.2 工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段相關(guān)研究 20
2.1.3 膨脹土關(guān)鍵技術(shù)研究 21
2.2 鄧州構(gòu)林原型試驗(yàn)研究 21
2.2.1 主要研究內(nèi)容 21
2.2.2 研究方案 22
2.2.3 主要認(rèn)識(shí)與結(jié)論 22
2.3 “十一五”國家科技支撐計(jì)劃南陽膨脹土試驗(yàn)段專項(xiàng)研究 23
2.3.1 試驗(yàn)場(chǎng)地分區(qū)規(guī)劃 24
2.3.2 膨脹土物理力學(xué)特性研究 29
2.3.3 大氣影響現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn) 29
2.3.4 研究成果 32
2.4 “十二五”國家科技支撐計(jì)劃研究 32
2.4.1 施工期膨脹土渠坡穩(wěn)定性預(yù)報(bào)技術(shù) 33
2.4.2 強(qiáng)膨脹土變形破壞機(jī)理及處理技術(shù) 33
2.4.3 深挖方膨脹土渠道渠坡抗滑及渠基抗變形技術(shù) 34
2.4.4 膨脹土渠道防滲排水技術(shù) 35
2.4.5 膨脹土水泥改性處理施工技術(shù) 36
2.4.6 高填方渠道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 38
2.4.7 膨脹土渠道及高填方渠道安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù) 39
第3章 南水北調(diào)中線工程膨脹土基本特性 41
3.1 膨脹巖土物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu) 41
3.1.1 膨脹巖土的化學(xué)與礦物成分 41
3.1.2 膨脹土的結(jié)構(gòu)特征 44
3.2 膨脹土物理力學(xué)特性 47
3.2.1 巖土體顆粒組成 47
3.2.2 巖土的物理參數(shù) 50
3.2.3 基本力學(xué)參數(shù) 54
3.2.4 裂隙控制型滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度研究 67
3.2.5 膨脹土抗剪強(qiáng)度取值方法 68
3.3 膨脹土脹縮特性及水理特性 76
3.3.1 膨脹土脹縮特性研究 76
3.3.2 膨脹土結(jié)構(gòu)垂直分帶性 81
3.3.3 超固結(jié)性、易崩解特性 83
3.3.4 裂隙性 87
3.3.5 膨脹土地下水 99
第4章 膨脹土渠道重大工程地質(zhì)技術(shù) 113
4.1 膨脹土渠道邊坡破壞機(jī)理 113
4.1.1 膨脹土邊坡變形失穩(wěn)模式 113
4.1.2 膨脹土邊坡破壞控制因素 117
4.1.3 膨脹土邊坡“脹縮-滑動(dòng)變形破壞機(jī)理” 123
4.2 膨脹土抬升變形研究 125
4.2.1 渠底抬升變形特點(diǎn) 125
4.2.2 卸荷回彈變形 126
4.2.3 挖方渠道抬升變形觀測(cè) 129
4.2.4 膨脹土吸水膨脹變形 136
4.2.5 渠道開挖抬升變形實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算對(duì)比 137
4.3 巖土膨脹等級(jí)野外快速鑒定 137
4.3.1 地質(zhì)年代與巖土膨脹等級(jí) 137
4.3.2 巖土顏色與膨脹等級(jí) 138
4.3.3 巖土裂隙與膨脹等級(jí) 138
4.3.4 開挖坡面形態(tài)與膨脹等級(jí) 139
4.3.5 膨脹巖土膨脹等級(jí)綜合辨識(shí) 140
4.4 膨脹土渠道工程地質(zhì)分類及評(píng)價(jià)方法 142
4.4.1 膨脹土渠道的分類 142
4.4.2 與挖填深度（高度）相關(guān)的工程地質(zhì)評(píng)價(jià) 143
4.4.3 渠坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 144
4.4.4 基于渠坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的膨脹土渠道施工分段 145
4.5 膨脹土渠道施工地質(zhì)方法 145
4.5.1 膨脹土渠道施工地質(zhì)內(nèi)容 145
4.5.2 施工地質(zhì)工作方法 150
4.5.3 數(shù)字地質(zhì)編錄技術(shù) 156
4.6 膨脹土開挖邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)技術(shù) 163
4.6.1 淺層蠕變及邊坡長期穩(wěn)定性預(yù)測(cè) 163
4.6.2 深層滑動(dòng)及邊坡長期穩(wěn)定性預(yù)測(cè) 165
4.6.3 施工期邊坡失穩(wěn)分析 168
第5章 輸水渠道工程膨脹土問題處理 181
5.1 膨脹土渠坡變形失穩(wěn)處理方案研究 181
5.1.1 膨脹土渠坡變形失穩(wěn)原因 181
5.1.2 地下水作用及應(yīng)對(duì)措施 183
5.1.3 淺層蠕變破壞防控技術(shù) 186
5.1.4 深層滑動(dòng)破壞防控技術(shù) 195
5.2 膨脹土邊坡深層穩(wěn)定加固方案工程應(yīng)用 211
5.2.1 加固設(shè)計(jì)原則 211
5.2.2 邊坡加固方案 211
5.3 膨脹土坡面水泥改性土保護(hù)技術(shù) 218
5.3.1 水泥改性土原材料 218
5.3.2 水泥摻量 219
5.3.3 水泥改性土生產(chǎn) 221
5.3.4 改性土生產(chǎn)工藝 223
5.3.5 改性土填筑 224
第6章 膨脹土渠道設(shè)計(jì) 227
6.1 處理方案與參數(shù) 227
6.1.1 渠道斷面設(shè)計(jì) 227
6.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 237
6.1.3 膨脹土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用值 240
6.2 邊坡穩(wěn)定計(jì)算 240
6.2.1 剛體極限平衡法 240
6.2.2 條分法 241
6.2.3 組合分析方法 244
6.2.4 膨脹土渠道邊坡穩(wěn)定計(jì)算 246
6.3 抗滑樁設(shè)計(jì) 249
6.3.1 計(jì)算模型 249
6.3.2 抗滑樁結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 250
6.3.3 抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 250
6.3.4 陶岔—魯山段膨脹土邊坡抗滑樁設(shè)計(jì) 252
6.4 M形支護(hù)加固設(shè)計(jì) 254
6.4.1 框架式支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù) 254
6.4.2 M形支護(hù)結(jié)構(gòu)布置 256
6.4.3 M形支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 258
6.4.4 陶岔—魯山段膨脹土邊坡M形抗滑樁加固設(shè)計(jì) 260
6.5 坡面保護(hù)設(shè)計(jì) 264
6.5.1 坡面保護(hù)材料 264
6.5.2 膨脹土坡面保護(hù)設(shè)計(jì) 266
6.6 施工期動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 268
6.6.1 開挖面裂隙編錄 268
6.6.2 渠坡加固方案動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 278
6.6.3 坡面防護(hù)與排水措施 291
第7章 膨脹土渠道施工 293
7.1 膨脹土渠道開挖技術(shù) 293
7.1.1 渠道開挖施工方法 293
7.1.2 開挖面保護(hù) 294
7.1.3 保護(hù)層開挖 294
7.1.4 坡面局部滲水導(dǎo)排 295
7.1.5 建基面修整 295
7.2 坡面換填施工技術(shù) 295
7.2.1 換填施工控制指標(biāo) 295
7.2.2 換填層填筑 297
7.2.3 水泥改性土施工質(zhì)量控制 300
參考文獻(xiàn) 302