專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路膨脹土邊坡的防護(hù)方法，特別是涉及一種開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
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(kāi)挖作用將膨脹土邊坡坡面土體由開(kāi)挖前所處的較為深部的土體變?yōu)楸韺油馏w，近地表的氣候干濕交替作用下，土體含水量發(fā)生變化，從而引起開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面脹縮變形活動(dòng)，形成開(kāi)挖坡面新生脹縮變形活動(dòng)帶并誘發(fā)膨脹土開(kāi)挖邊坡的坡面開(kāi)裂變形、溜坍等坡面破壞。為此，需準(zhǔn)確測(cè)定開(kāi)挖坡面新生脹縮變形深度，以便選擇合適的防護(hù)工程措施對(duì)該深度范圍坡面膨脹土土體進(jìn)行防護(hù)?，F(xiàn)有方法一般采用高精度經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀通過(guò)設(shè)置不動(dòng)點(diǎn)、坡面觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)和深層觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期地表跟蹤測(cè)量來(lái)確定開(kāi)挖坡面新生脹縮變形深度。由于膨脹土地區(qū)非開(kāi)挖處地表表層自然土體也存在脹縮變形活動(dòng)帶，設(shè)置觀測(cè)的不動(dòng)點(diǎn)非常困難，因此該方法很難準(zhǔn)確觀測(cè)到開(kāi)挖坡面的新生脹縮變形。目前因缺乏開(kāi)挖坡面新生脹縮變形活動(dòng)帶深度的準(zhǔn)確觀測(cè)和計(jì)算方法，開(kāi)挖膨脹土邊坡的防護(hù)工程設(shè)計(jì)常常仍按常規(guī)防護(hù)深度設(shè)計(jì)(如骨架+植草防護(hù)，一般防護(hù)深度在0. 5m 1.0m)。事實(shí)上，開(kāi)挖坡面新生脹縮變形深度在1. Ilm 2. 47m之間，這說(shuō)明防護(hù)深度過(guò)淺是導(dǎo)致采用常規(guī)坡面防護(hù)工程進(jìn)行膨脹土開(kāi)挖邊坡防護(hù)普遍失效的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能準(zhǔn)確觀測(cè)開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，具體觀測(cè)和分析步驟如下(1)、選擇位移計(jì)；(2)、制作位移計(jì)埋設(shè)安裝附件埋設(shè)安裝附件必須既能保證位移計(jì)不受土體壓力的影響，又能保證觀測(cè)到標(biāo)度范圍的土體微小的變形量；(3)、開(kāi)挖觀測(cè)淺井在開(kāi)挖坡面每一層土體各挖一個(gè)觀測(cè)淺井；(4)、位移計(jì)安裝選擇用兩個(gè)位移計(jì)來(lái)解決坡表0mm-500mm分析層豎向相對(duì)線脹縮變形量的觀測(cè)問(wèn)題，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布設(shè)第一個(gè)位移計(jì)，假定Omm 200mm 土層的線脹縮變形率具有各向同性，通過(guò)換算將平行坡面方向的線脹縮變形量觀測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成豎向方向的觀測(cè)結(jié)果，第二個(gè)位移計(jì)則按豎向方向布置在200mm 500mm深度層，將兩者觀測(cè)結(jié)果相加便得到了 Omm 500mm分析層的同期豎向相對(duì)線脹縮變形量，第三個(gè)位移計(jì)按按豎向方向埋設(shè)在500mm IOOOmm分析層；具體位移計(jì)的埋設(shè)時(shí)先將觀測(cè)定位板裝在安裝定位桿上，并用安裝定位桿固定銷(xiāo)固定，再將觀測(cè)定位板打入觀測(cè)長(zhǎng)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(jì)上面中部，并將其固定在觀測(cè)定位板上。(5)、觀測(cè)次數(shù)、基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段與氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期的確定通過(guò)分析主要?dú)夂蜃饔靡亟涤炅?、蒸發(fā)量隨時(shí)間的變化特征選取合適的基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段和氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期，基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)觀測(cè)次數(shù)在2 3次以上；具體統(tǒng)計(jì)時(shí)，將氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期旱季或雨季的第一基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段的觀測(cè)值為零值；(6)、基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段相對(duì)線脹縮量計(jì)算按式(1)，計(jì)算每次觀測(cè)的相對(duì)線脹縮量xti，再按式O)，計(jì)算旬平均相對(duì)線脹縮量(K〗權(quán)利要求
1. 一種開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，其特征是觀測(cè)和分析步驟如下(1)、選擇位移計(jì)；(2)、制作位移計(jì)埋設(shè)安裝附件埋設(shè)安裝附件必須既能保證位移計(jì)不受土體壓力的影響，又能保證觀測(cè)到標(biāo)度范圍的土體微小的變形量；(3)、開(kāi)挖觀測(cè)淺井在開(kāi)挖坡面每一層土體各挖一個(gè)觀測(cè)淺井；(4)、位移計(jì)安裝選擇用兩個(gè)位移計(jì)來(lái)解決坡表0mm-500mm分析層豎向相對(duì)線脹縮變形量的觀測(cè)問(wèn)題，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布設(shè)第一個(gè)位移計(jì)，假定Omm 200mm 土層的線脹縮變形率具有各向同性，通過(guò)換算將平行坡面方向的線脹縮變形量觀測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成豎向方向的觀測(cè)結(jié)果，第二個(gè)位移計(jì)則按豎向方向布置在200mm 500mm深度層，將兩者觀測(cè)結(jié)果相加便得到了 Omm 500mm分析層的同期豎向相對(duì)線脹縮變形量，第三個(gè)位移計(jì)按按豎向方向埋設(shè)在500mm IOOOmm分析層；(5)、觀測(cè)次數(shù)、基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段與氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期的確定通過(guò)分析主要?dú)夂蜃饔靡亟涤炅?、蒸發(fā)量隨時(shí)間的變化特征選取合適的基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段和氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期，基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)觀測(cè)次數(shù)在2 3次以上；具體統(tǒng)計(jì)時(shí)，將氣候效應(yīng)統(tǒng)計(jì)期旱季或雨季的第一基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段的觀測(cè)值為零值；(6)、基本統(tǒng)計(jì)時(shí)段相對(duì)線脹縮量計(jì)算按式(1)，計(jì)算每次觀測(cè)的相對(duì)線脹縮量Xti，再按式O)，計(jì)算旬平均相對(duì)線脹縮量(λ10;)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，其特征是上述步驟(1)中所述的選擇位移計(jì)取500mm為深度變化分析的層厚，位移計(jì)的測(cè)量范圍為400mm士40mm，精度為0. 01mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，其特征是上述步驟(1)中所述的位移計(jì)為鋼鉉式位移計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，其特征是上述步驟(2)中所述的位移計(jì)埋設(shè)安裝附件由觀測(cè)定位板(11)、安裝定位桿(12)、安裝定位桿固定銷(xiāo)(13)和傳感器隔離桿(14)共4部分組成，安裝時(shí)先將觀測(cè)定位板(11)裝在安裝定位桿(12)上，并用安裝定位桿固定銷(xiāo)(13)固定，再將觀測(cè)定位板(11)打入觀測(cè)長(zhǎng)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(jì)上面中部，并將其固定在觀測(cè)定位板(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，其特征是上述步驟(3)中所述的開(kāi)挖觀測(cè)淺井在開(kāi)挖坡面每一層土體各挖一個(gè)尺寸為ImXlmXlm的觀測(cè)淺井。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面新生脹縮變形深度的觀測(cè)及計(jì)算方法，通過(guò)在淺井埋設(shè)位移計(jì)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，并基于脹縮變形隨坡面深度線性衰減的假定對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行時(shí)間效應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析，在觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)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(fā)明克服了地表標(biāo)點(diǎn)測(cè)量方法難以準(zhǔn)確設(shè)置不動(dòng)點(diǎn)的困難，還具有比地表標(biāo)點(diǎn)測(cè)量方法的觀測(cè)數(shù)據(jù)精度高、受人為因素影響少的優(yōu)點(diǎn)，提供的計(jì)算方法合理，計(jì)算簡(jiǎn)便，按本發(fā)明進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算得到的結(jié)果能為開(kāi)挖膨脹土邊坡坡面防護(hù)提供符合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的防護(hù)設(shè)計(jì)的分析參數(shù)。
文檔編號(hào)E02D1/02GK102561295SQ20121000402
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉龍武 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)