專利名稱：開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法
技術領域：
本發明涉及一種公路膨脹土邊坡的防護方法，特別是涉及一種開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法。
背景技術：
膨脹土是一種含有蒙脫石礦物且具有吸水膨脹、失水收縮不良工程特性的特殊土。開挖作用將膨脹土邊坡坡面土體由開挖前所處的較為深部的土體變為表層土體，近地表的氣候干濕交替作用下，土體含水量發生變化，從而引起開挖膨脹土邊坡坡面脹縮變形活動，形成開挖坡面新生脹縮變形活動帶并誘發膨脹土開挖邊坡的坡面開裂變形、溜坍等坡面破壞。為此，需準確測定開挖坡面新生脹縮變形深度，以便選擇合適的防護工程措施對該深度范圍坡面膨脹土土體進行防護。現有方法一般采用高精度經緯儀和水準儀通過設置不動點、坡面觀測標點和深層觀測標點進行長期地表跟蹤測量來確定開挖坡面新生脹縮變形深度。由于膨脹土地區非開挖處地表表層自然土體也存在脹縮變形活動帶，設置觀測的不動點非常困難，因此該方法很難準確觀測到開挖坡面的新生脹縮變形。目前因缺乏開挖坡面新生脹縮變形活動帶深度的準確觀測和計算方法，開挖膨脹土邊坡的防護工程設計常常仍按常規防護深度設計(如骨架+植草防護，一般防護深度在0. 5m 1.0m)。事實上，開挖坡面新生脹縮變形深度在1. Ilm 2. 47m之間，這說明防護深度過淺是導致采用常規坡面防護工程進行膨脹土開挖邊坡防護普遍失效的主要原因。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能準確觀測開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法。為了解決上述技術問題，本發明提供的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，具體觀測和分析步驟如下(1)、選擇位移計；(2)、制作位移計埋設安裝附件埋設安裝附件必須既能保證位移計不受土體壓力的影響，又能保證觀測到標度范圍的土體微小的變形量；(3)、開挖觀測淺井在開挖坡面每一層土體各挖一個觀測淺井；(4)、位移計安裝選擇用兩個位移計來解決坡表0mm-500mm分析層豎向相對線脹縮變形量的觀測問題，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布設第一個位移計，假定Omm 200mm 土層的線脹縮變形率具有各向同性，通過換算將平行坡面方向的線脹縮變形量觀測結果轉換成豎向方向的觀測結果，第二個位移計則按豎向方向布置在200mm 500mm深度層，將兩者觀測結果相加便得到了 Omm 500mm分析層的同期豎向相對線脹縮變形量，第三個位移計按按豎向方向埋設在500mm IOOOmm分析層；具體位移計的埋設時先將觀測定位板裝在安裝定位桿上，并用安裝定位桿固定銷固定，再將觀測定位板打入觀測長度范圍的土中，然后取出安裝定位桿，將傳感器隔離桿套在鋼鉉式位移計上面中部，并將其固定在觀測定位板上。(5)、觀測次數、基本統計時段與氣候效應統計期的確定通過分析主要氣候作用要素降雨量、蒸發量隨時間的變化特征選取合適的基本統計時段和氣候效應統計期，基本統計時段內觀測次數在2 3次以上；具體統計時，將氣候效應統計期旱季或雨季的第一基本統計時段的觀測值為零值；(6)、基本統計時段相對線脹縮量計算按式(1)，計算每次觀測的相對線脹縮量xti，再按式O)，計算旬平均相對線脹縮量(K〗權利要求
1. 一種開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，其特征是觀測和分析步驟如下(1)、選擇位移計；(2)、制作位移計埋設安裝附件埋設安裝附件必須既能保證位移計不受土體壓力的影響，又能保證觀測到標度范圍的土體微小的變形量；(3)、開挖觀測淺井在開挖坡面每一層土體各挖一個觀測淺井；(4)、位移計安裝選擇用兩個位移計來解決坡表0mm-500mm分析層豎向相對線脹縮變形量的觀測問題，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布設第一個位移計，假定Omm 200mm 土層的線脹縮變形率具有各向同性，通過換算將平行坡面方向的線脹縮變形量觀測結果轉換成豎向方向的觀測結果，第二個位移計則按豎向方向布置在200mm 500mm深度層，將兩者觀測結果相加便得到了 Omm 500mm分析層的同期豎向相對線脹縮變形量，第三個位移計按按豎向方向埋設在500mm IOOOmm分析層；(5)、觀測次數、基本統計時段與氣候效應統計期的確定通過分析主要氣候作用要素降雨量、蒸發量隨時間的變化特征選取合適的基本統計時段和氣候效應統計期，基本統計時段內觀測次數在2 3次以上；具體統計時，將氣候效應統計期旱季或雨季的第一基本統計時段的觀測值為零值；(6)、基本統計時段相對線脹縮量計算按式(1)，計算每次觀測的相對線脹縮量Xti，再按式O)，計算旬平均相對線脹縮量(λ10;)
2.根據權利要求1所述的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，其特征是上述步驟(1)中所述的選擇位移計取500mm為深度變化分析的層厚，位移計的測量范圍為400mm士40mm，精度為0. 01mm。
3.根據權利要求1或2所述的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，其特征是上述步驟(1)中所述的位移計為鋼鉉式位移計。
4.根據權利要求1或2所述的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，其特征是上述步驟(2)中所述的位移計埋設安裝附件由觀測定位板(11)、安裝定位桿(12)、安裝定位桿固定銷(13)和傳感器隔離桿(14)共4部分組成，安裝時先將觀測定位板(11)裝在安裝定位桿(12)上，并用安裝定位桿固定銷(13)固定，再將觀測定位板(11)打入觀測長度范圍的土中，然后取出安裝定位桿(12)，將傳感器隔離桿(14)套在鋼鉉式位移計上面中部，并將其固定在觀測定位板(11)上。
5.根據權利要求1或2所述的開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，其特征是上述步驟(3)中所述的開挖觀測淺井在開挖坡面每一層土體各挖一個尺寸為ImXlmXlm的觀測淺井。
全文摘要
本發明公開了一種開挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測及計算方法，通過在淺井埋設位移計進行跟蹤觀測，并基于脹縮變形隨坡面深度線性衰減的假定對觀測結果進行時間效應統計分析，在觀測數據驗證線性假定合理的前提下，用線性方程求取氣候作用下邊坡坡面土體脹縮變形深度，本發明克服了地表標點測量方法難以準確設置不動點的困難，還具有比地表標點測量方法的觀測數據精度高、受人為因素影響少的優點，提供的計算方法合理，計算簡便，按本發明進行觀測和計算得到的結果能為開挖膨脹土邊坡坡面防護提供符合當地氣候條件的防護設計的分析參數。
文檔編號E02D1/02GK102561295SQ20121000402
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉龍武 申請人:長沙理工大學