淺談土的滲透破壞對(duì)工程影響因素研究

雷 葉 劉惹梅

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院 2.西北農(nóng)林科技大學(xué))

淺談土的滲透破壞對(duì)工程影響因素研究

雷 葉1劉惹梅2

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院 2.西北農(nóng)林科技大學(xué))

通過該論文的研究，得出土的滲透破壞坡降，并得出土的破壞坡降與黏粒含量、制樣干密度及抗剪強(qiáng)度的關(guān)系，用以指導(dǎo)實(shí)際工程；并利用有效措施來(lái)提高土石壩的滲透穩(wěn)定性，保障土石壩的工程安全、延長(zhǎng)工程壽命。另一方面為工程的滲透穩(wěn)定特性做了有益探索。

干密度；破壞坡降；塑性指數(shù)

遇水分散并流失破壞是分散性土的重要特征,對(duì)工程的安全性造成嚴(yán)重威脅,目前，國(guó)內(nèi)外仍然沒有滲流破壞與破壞坡降的較為全面的研究。因此對(duì)土的破壞坡降的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

該項(xiàng)目首先通過試驗(yàn)，取得土的物理、力學(xué)及破壞坡降等指標(biāo)；其次研究土的滲透破壞坡降與黏粒含量、制樣干密度及抗剪強(qiáng)度的關(guān)系，得出三項(xiàng)因素對(duì)滲透破壞坡降的影響。

本項(xiàng)目取得某水庫(kù)6組不同土樣，進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總、計(jì)算及分析，力求得到有益于工程實(shí)踐的研究成果。 現(xiàn)對(duì)所做試驗(yàn)報(bào)告如下。

1.土的液塑限試驗(yàn)

土的液塑限試驗(yàn)采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀（圓錐儀：錐質(zhì)量76g，錐角30°），實(shí)驗(yàn)室采用光電式液塑限聯(lián)合測(cè)定儀。按規(guī)范步驟制備土樣并進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定測(cè)讀圓錐下沉深度，并取出各試樣10g以上式樣2個(gè)，測(cè)定含水率。

得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制其關(guān)系曲線。三點(diǎn)連接一直線。當(dāng)三點(diǎn)不在一條直線上時(shí)，通過高含水率的一點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩條直線，差得在圓錐下沉深度為2mm處相應(yīng)的含水率，當(dāng)兩個(gè)含水率的差值小于2%時(shí)，應(yīng)該分別以兩點(diǎn)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連線。當(dāng)量含水率的差值大于、等于2%時(shí)，應(yīng)當(dāng)補(bǔ)做試驗(yàn)。

在圓錐下沉深度與含水率關(guān)系曲線上，查得下沉深度為 17mm所對(duì)應(yīng)的含水率為液限；查得下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的的含水率為塑限，以百分?jǐn)?shù)表示，取整數(shù)。

據(jù)數(shù)據(jù)得，6組試驗(yàn)結(jié)果液限在 22.7%～26.5%之間，平均 24.3%；塑限在11.0%～13.9%之間,平均13.3%；塑性指數(shù)在8.9～15.5,平均11.0；土壤類別均為低液限粘土。

2.土的顆粒分析實(shí)驗(yàn)

土的顆粒分析試驗(yàn)，我們采用甲種密度計(jì)法。

量筒：高約45cm，直徑約6cm，溶劑1000ml?？潭葹?～1000ml，分度值為10ml。

試驗(yàn)篩：孔徑2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.075mm。

天平：稱量1000g，分度值為0.1g；稱量500g，分度值為0.01g；稱量200g，分度值為0.001g三種。

溫度計(jì)：刻度0～50℃，分度值0.5℃。

洗篩漏斗：直徑略大于洗篩直徑，使洗篩恰克套入漏斗中。

攪拌器：輪徑50mm，孔徑約3mm；桿長(zhǎng)約400mm，帶旋轉(zhuǎn)葉。

煮沸設(shè)備：附冷凝管。其他：秒表、錐形瓶、研缽、木杵、電導(dǎo)率儀等。

用小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，顆粒直徑（mm）在對(duì)數(shù)橫坐標(biāo)上，繪制顆粒大小分布曲線。如系與篩析法聯(lián)合分析，應(yīng)將兩端曲線繪成一平滑曲線。

3.土樣的擊實(shí)試驗(yàn)

土的擊實(shí)試驗(yàn)按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237—011—1999，采用輕型擊實(shí)（適用于粒徑小于5mm的粘性土，其單位擊實(shí)功能為592.5Kj/m3）測(cè)定土的密度與含水率的關(guān)系，從而確定土的最大干密度與最有含水率。

4.土樣的抗?jié)B試驗(yàn)

土的抗?jié)B試驗(yàn)的目的在于測(cè)定土料在無(wú)反濾保護(hù)條件下，自身的臨界坡降及破壞坡降，判定在滲透水流作用下材料本身的滲透穩(wěn)定性能。本次試驗(yàn)對(duì) 6組土樣進(jìn)行了管涌試驗(yàn)。

試樣制備按擊實(shí)試驗(yàn)最優(yōu)含水率及最大干密度按壓實(shí)度為0.98下的制樣干密度制備。管涌試驗(yàn)在Φ=10cm的有機(jī)玻璃管涌?jī)x中進(jìn)行，試樣高為 6cm，為保證試樣的均勻性，分三層裝樣，并采用擊實(shí)法擊至控制高度，

試樣采用飽和后逐級(jí)加壓進(jìn)行試驗(yàn)，水流方向自下而上。在每級(jí)壓力穩(wěn)定后測(cè)記二次流量，計(jì)算出滲透流速和滲透坡降，繪制滲透坡降與滲透流速關(guān)系曲線（i～v曲線），直至試樣破壞。取其破壞點(diǎn)的坡降與前一級(jí)坡降的平均值為破壞坡降。

(5)數(shù)據(jù)分析 、結(jié)論

土的破壞坡降受多種因素的影響，該項(xiàng)目中我們通過液塑限試驗(yàn)、顆粒分析及比重試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)以及抗?jié)B試驗(yàn)（管涌試驗(yàn)）測(cè)得相關(guān)的物理力學(xué)指標(biāo)。我們選取土樣的黏粒含量、制樣干密度及抗剪強(qiáng)度進(jìn)行研究，數(shù)據(jù)見表1。

表1 土樣的破壞坡降相關(guān)因素匯總表

結(jié)論：本次試驗(yàn)得出土的破壞坡降與土的黏粒含量、制樣干密度基本呈線性關(guān)系，即土的破壞坡降隨黏粒含量、制樣干密度及土的抗剪強(qiáng)度的增大而增加。而由于試驗(yàn)中采取的 6組不同土樣得出的土的破壞坡降與土的制樣干密度相關(guān)性較小，但其破壞坡降受兩項(xiàng)因素的影響基本呈遞增趨勢(shì)。我們依舊認(rèn)為土的破壞坡降與該因素呈線性關(guān)系。只是仍需進(jìn)行同種土樣的相關(guān)研究，得出其相關(guān)性，并得出相應(yīng)的結(jié)果。

[1]巖土綜合輔導(dǎo)：中小型土石壩滲流破壞加固研究.6,2009。

[2]土石壩滲流破壞類型分析及防治措施.7，2012.

[3]中華人民共和國(guó)水利部 土工試驗(yàn)規(guī)程 SL237-1999. 中國(guó)水利水電出版社.北京. 2000

[4]黃文熙.土的工程性質(zhì)[M].水利電力出版社.1981

[5]中華人民共和國(guó)水利部 土工試驗(yàn)規(guī)程 SDS01-79（下冊(cè)）

[6]水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程SL251—2000 [S].

[6]劉杰. 土的滲透穩(wěn)定與滲流控制. 中國(guó)水利電力出版社，1992.12

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1007-6344（2015）09-0069-01

雷葉 ，女，35歲， 2003年參加工作，楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院任教，主要從事建筑工程預(yù)決算、工程審計(jì)等造價(jià)相關(guān)工作。