干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究

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,防控由此引发的现场灾害,开展了填方渠坡室内模型试验,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,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,揭示了膨胀土含水量波动的致灾过程和时空发育规律。试验结果表明:(1)旱季坡面水分蒸发导致渠坡表层200 mm深度内首先产生垂直坡表面的“V”形簇状纵向裂缝,后逐渐水平发育,坡面最大沉降值为4 mm, 15 d后沉降趋于稳定;(2)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,渠堤整体抬升3.32 mm;(3)在渠堤侧坡渗水中心点附近土体含水量上升8%以上,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,并在右坡坡脚处产生长400 mm、宽14 mm的宽大裂缝;(4)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,有助于依据土体含水量判别各点的变形状态,为渠堤稳定性分析提供参考。

水平定向钻施工穿越膨胀土渠堤环境影响安全监测

水平定向钻施工是一种铺设地下设施(管道、电缆等)的新型技术,其免开挖地面、低成本、高效率、环保、污染少等技术优势在生产中逐步显现。定向钻水平穿越膨胀土通水渠堤,目前中国尚无工程先例和既定规范可循。通过对某天然气管道水平定向钻穿越工程敏感性分析,以及针对性开展环境影响安全监测,掌握了定向钻施工穿越对渠堤的影响范围、渠堤的变形规律等,分析、验证提出了“定向钻施工期间,渠堤沉降值不大”、“定向钻孔腔内泥浆压力差是影响膨胀土渠堤安全的关键因素”等重要结论,并将监测成果运用于过程监控和施工指导,以此优化、确定质量管理和控制措施,收到较好效果,为膨胀土渠堤安全管理和维护、后续制订穿越渠堤相关规范,以及其它水利水电工程定向钻施工穿越,提供了参考。