专利名称：开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法
技术领域：
本发明涉及一种公路膨胀土边坡的防护方法，特别是涉及一种开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法。
背景技术：
膨胀土是一种含有蒙脱石矿物且具有吸水膨胀、失水收缩不良工程特性的特殊土。开挖作用将膨胀土边坡坡面土体由开挖前所处的较为深部的土体变为表层土体，近地表的气候干湿交替作用下，土体含水量发生变化，从而引起开挖膨胀土边坡坡面胀缩变形活动，形成开挖坡面新生胀缩变形活动带并诱发膨胀土开挖边坡的坡面开裂变形、溜坍等坡面破坏。为此，需准确测定开挖坡面新生胀缩变形深度，以便选择合适的防护工程措施对该深度范围坡面膨胀土土体进行防护。现有方法一般采用高精度经纬仪和水准仪通过设置不动点、坡面观测标点和深层观测标点进行长期地表跟踪测量来确定开挖坡面新生胀缩变形深度。由于膨胀土地区非开挖处地表表层自然土体也存在胀缩变形活动带，设置观测的不动点非常困难，因此该方法很难准确观测到开挖坡面的新生胀缩变形。目前因缺乏开挖坡面新生胀缩变形活动带深度的准确观测和计算方法，开挖膨胀土边坡的防护工程设计常常仍按常规防护深度设计(如骨架+植草防护，一般防护深度在0. 5m 1.0m)。事实上，开挖坡面新生胀缩变形深度在1. Ilm 2. 47m之间，这说明防护深度过浅是导致采用常规坡面防护工程进行膨胀土开挖边坡防护普遍失效的主要原因。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能准确观测开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，具体观测和分析步骤如下(1)、选择位移计；(2)、制作位移计埋设安装附件埋设安装附件必须既能保证位移计不受土体压力的影响，又能保证观测到标度范围的土体微小的变形量；(3)、开挖观测浅井在开挖坡面每一层土体各挖一个观测浅井；(4)、位移计安装选择用两个位移计来解决坡表0mm-500mm分析层竖向相对线胀缩变形量的观测问题，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布设第一个位移计，假定Omm 200mm 土层的线胀缩变形率具有各向同性，通过换算将平行坡面方向的线胀缩变形量观测结果转换成竖向方向的观测结果，第二个位移计则按竖向方向布置在200mm 500mm深度层，将两者观测结果相加便得到了 Omm 500mm分析层的同期竖向相对线胀缩变形量，第三个位移计按按竖向方向埋设在500mm IOOOmm分析层；具体位移计的埋设时先将观测定位板装在安装定位杆上，并用安装定位杆固定销固定，再将观测定位板打入观测长度范围的土中，然后取出安装定位杆，将传感器隔离杆套在钢铉式位移计上面中部，并将其固定在观测定位板上。(5)、观测次数、基本统计时段与气候效应统计期的确定通过分析主要气候作用要素降雨量、蒸发量随时间的变化特征选取合适的基本统计时段和气候效应统计期，基本统计时段内观测次数在2 3次以上；具体统计时，将气候效应统计期旱季或雨季的第一基本统计时段的观测值为零值；(6)、基本统计时段相对线胀缩量计算按式(1)，计算每次观测的相对线胀缩量xti，再按式O)，计算旬平均相对线胀缩量(K〗权利要求
1. 一种开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是观测和分析步骤如下(1)、选择位移计；(2)、制作位移计埋设安装附件埋设安装附件必须既能保证位移计不受土体压力的影响，又能保证观测到标度范围的土体微小的变形量；(3)、开挖观测浅井在开挖坡面每一层土体各挖一个观测浅井；(4)、位移计安装选择用两个位移计来解决坡表0mm-500mm分析层竖向相对线胀缩变形量的观测问题，即在Omm 200mm深度按平行坡面方向布设第一个位移计，假定Omm 200mm 土层的线胀缩变形率具有各向同性，通过换算将平行坡面方向的线胀缩变形量观测结果转换成竖向方向的观测结果，第二个位移计则按竖向方向布置在200mm 500mm深度层，将两者观测结果相加便得到了 Omm 500mm分析层的同期竖向相对线胀缩变形量，第三个位移计按按竖向方向埋设在500mm IOOOmm分析层；(5)、观测次数、基本统计时段与气候效应统计期的确定通过分析主要气候作用要素降雨量、蒸发量随时间的变化特征选取合适的基本统计时段和气候效应统计期，基本统计时段内观测次数在2 3次以上；具体统计时，将气候效应统计期旱季或雨季的第一基本统计时段的观测值为零值；(6)、基本统计时段相对线胀缩量计算按式(1)，计算每次观测的相对线胀缩量Xti，再按式O)，计算旬平均相对线胀缩量(λ10;)
2.根据权利要求1所述的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是上述步骤(1)中所述的选择位移计取500mm为深度变化分析的层厚，位移计的测量范围为400mm士40mm，精度为0. 01mm。
3.根据权利要求1或2所述的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是上述步骤(1)中所述的位移计为钢铉式位移计。
4.根据权利要求1或2所述的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是上述步骤(2)中所述的位移计埋设安装附件由观测定位板(11)、安装定位杆(12)、安装定位杆固定销(13)和传感器隔离杆(14)共4部分组成，安装时先将观测定位板(11)装在安装定位杆(12)上，并用安装定位杆固定销(13)固定，再将观测定位板(11)打入观测长度范围的土中，然后取出安装定位杆(12)，将传感器隔离杆(14)套在钢铉式位移计上面中部，并将其固定在观测定位板(11)上。
5.根据权利要求1或2所述的开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是上述步骤(3)中所述的开挖观测浅井在开挖坡面每一层土体各挖一个尺寸为ImXlmXlm的观测浅井。
全文摘要
本发明公开了一种开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，通过在浅井埋设位移计进行跟踪观测，并基于胀缩变形随坡面深度线性衰减的假定对观测结果进行时间效应统计分析，在观测数据验证线性假定合理的前提下，用线性方程求取气候作用下边坡坡面土体胀缩变形深度，本发明克服了地表标点测量方法难以准确设置不动点的困难，还具有比地表标点测量方法的观测数据精度高、受人为因素影响少的优点，提供的计算方法合理，计算简便，按本发明进行观测和计算得到的结果能为开挖膨胀土边坡坡面防护提供符合当地气候条件的防护设计的分析参数。
文档编号E02D1/02GK102561295SQ20121000402
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者刘龙武 申请人:长沙理工大学