附件一
硕士学位论文中期检查报告
研 究 生 姓 名 导 师 姓 名 导 师 职 称 教授 院 系 建筑工程学院 学 科 岩土工程 论 文 题 目 土的膨胀性对微型桩支护
参数的影响研究
2016 年06月30日
说 明
1、学生应按照开题时制定的论文研究进度，完成计划所要求的工作，做到时间过半，任务过半。
2、论文研究进行至中期，题目不得随意改变，如有特殊原因，对论文题目进行非实质性调整，要经导师同意，院（系）主管领导批准，并报研究生部备案。题目如有实质性改变，需重新做开题报告，论文工作进度将延期半年。
3、报告中各项内容可根据实际撰写情况加页。
4、所通过的中期报告一式两份，一份院（系）保存，一份交研究生部备案。
1 题目名称：土的膨胀性对微型桩支护参数的影响研究 国家级科研项目 论文课题 来源 省部（级）科研项目 横向课题 自选课题 2论文研究进度 根据研究课题，进行了大量的关于膨胀土的资料、参考文献的搜集，并结合师兄们对微型桩的研究，还有膨胀土地区的建筑施工规范，深入发掘土的膨胀性对微型桩支护参数的影响研究课题的意义。 目前对论文的研究有较为明确的方向，在参考文献中得到的一些启示都会记录下来，自己对于课题的思考也有所记录。对于课题的研究重点部分是围绕模型试验展开，因此，对有关相似模拟实验的书进行了阅读，使自己对试验更有把握，让试验所得的结果更加准确。这个阶段主要进行了试验模型的准备，为下一步试验打好基础。 3查阅文献情况（说明已精读了多少篇有价值的文献，其中外文文献多少篇，从中得到了哪些启益和收获。至于文献名称不必在文中录出，可以在报告后面以附录形式列出。） 目前已经精读了20篇和微型桩加固堆积层滑坡、边坡有关的硕士和博士论文。42篇期刊论文，其中外文文献还有10篇。通过这些文献的阅读，让我对膨胀土的性质，滑坡发生的机理，微型桩加固堆积层滑坡的形式有了深刻的了解。通过对硕士和博士论文的阅读，让我对模型试验有了清楚的研究思路，让我对论文的构成框架有了明确的认识。 其中，通过对许越的硕士论文《堆积层膨胀土滑坡微型桩支护技术优化设计研究》的阅读，可以得知，其通过物理模型试验研究，得到微型桩加固膨胀土地区堆积层滑坡的合理桩间距，排间距，以及锚固深度。并在论文中提及了降雨对膨胀土的影响。 通过对郭智的硕士论文《汉中地区膨胀土物理力学性质的试验分析及人工配制》的阅读，其通过黄土和各膨胀性的矿物按照一定的配比进行配制，并将配制的土样的基本物理指标进行测定，分析不同配合比下配制土样的自由膨胀率、有侧限无荷膨胀量、抗剪强度与抗剪强度指标，得到配制膨胀土各项力学性能数据，并得到配制膨胀土最佳配比伊利石31.22%，高岭石9.32%，绿泥石2.0%，膨润土为10.0%。为实验室配制膨胀土提供了便利的参考。 通过对范叩鑫的硕士论文《微型桩加固堆积层膨胀土滑坡模型试验研究》的阅读，可以得知，其论文通过大量的物理模型试验研究了微型桩在加固膨胀土地区桩的参数对加固效果的影 - 1 -
响，其中，通过模拟降雨和晾晒（通过自制喷淋装臵和烘干设备），模拟降雨。在论文中提出了合理的桩的参数和对布桩方式进行了研究。 通过对刘雁冰的硕士论文《微型桩加固膨胀土滑坡机理研究》的阅读，可以得到，其论文主要通过数值模拟，采用FLAC3D软件。通过模拟陕西汉中地区土的物理参数性质，然后加入微型桩通过分析其受力和弯矩，查看其应力云图，对微型桩加固膨胀土地区滑坡提供了积极的指导意义。 通过对梁炯的硕士论文《滑坡灾害防治技术微型桩群桩物理模拟试验》的阅读，可以得到，其论文主要是通过选取陕西西安南郊的黄土作为研究对象，通过大型物理模型试验研究，黄土地区微型桩加固滑坡的效果，其主要研究了桩周布筋和桩心布筋那种方式刚合理，并主要采用了梅花型布设的方式。 通过对李栋栋的硕士论文《微型桩加固浅层堆积层滑坡桩身应力分布规律试验研究》的阅读，可以得到，其通过室内物理模型的实验研究，对微型桩加固黄土浅层堆积层滑坡得出了滑坡在微型桩加固和未加固情况下，下滑的情况，同时得到了桩顶布设联系梁的重要性。 通过对闫金凯的博士论文《滑坡微型桩防治技术大型物理模型试验研究》的阅读，可以得到，其通过大型物理实验模型试验，得知，滑坡推力的分布呈三角形，滑坡推力三排桩的分担以及按15%的情况递减。还有微型桩破坏前后的承担滑坡推力的机理情况。 4已研究内容(要较详细地介绍用什么方法做了哪些研究工作、得到哪些数据、得到哪些结果，并做简要分析。其篇幅不得少于3000字。) 4.1研究方向 要研究“土的膨胀性对微型桩支护参数的影响”就要了解分别对膨胀土和微型桩有所认识。 4.2对膨胀土的认识 首先通过大量的文献查阅，得知，膨胀土是由强亲水性的粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石组成的高塑性粘性土，它具有多裂隙性，膨胀结构、强度衰减性及强胀缩性等特点，是非常典型的非饱和土。膨胀土的分布范围比较广泛。主要分布在湖北、陕西、云南、广西、河南等20多个省自治区，其成因多以残疾或者堆积为主。 在自然条件下膨胀土一般处于相对坚硬的状态，但在外界气候发生明显变化时，其工程特性也会发生巨大的变化，这种敏感性会对土木建筑产生十分严重的危害和影响，导致多种工程问题的出现，膨胀土地基变形、边坡失稳等问题，因为其破坏周期长，隐蔽性高，不易根治的特点，在工程上通常被称为“隐藏的灾害”。 膨胀土的宏观结构主要表现为多裂隙性，多裂隙所构成的裂隙面及软弱面是膨胀土容易发生滑坡的主要原因。膨胀土是一种特殊的非饱和土，它的渗流问题与一般非饱和土有相同的性质，但其自身的遇水膨胀和失水收缩性质，都会使土体中的裂隙和空隙大小和分布受到影响。膨胀土遇水膨胀，土体强度会发生衰减现象，膨胀土土体强度与土体含水量有很大关系，土体 - 2 -
膨胀或收缩会降低土体强度，干湿循环次数过多对强度衰减幅度影响也是十分明显的，土体的裂隙性严重破坏了土体的整体性，并且在裂隙高度发展的土体中，土体含水量的变化幅度更大，从而引发深层土体的裂隙发展。此外，膨胀土的超固结性决定了土体一旦被开挖暴露，土体会因其超固结应力释放而失去平衡，裂隙就会发展，使强度降低。 膨胀土滑坡一般具有几个比较显著的特征：①滑动常在持续降雨的情况下发生，②多数属于浅层滑动，③相当数量的滑坡是牵引式或渐进式的，④在比较平缓的边坡上也会发生有些甚至是在1:6的平缓地带出现。 膨胀土滑坡的破坏类型，根据破坏因素，膨胀土边坡破坏类型可以分为三种，分别是：弧面渐进破坏型，潜伏断面滑坡型，浅表层崩塌型。 4.3对微型桩的认识 其次我了解到微型桩作为一种加固浅层滑坡的桩型，其直径小，长细比比较大，在施工方面，微型桩施工由于不需要开挖，没有临空面形成，因此其所需施工设备相对简单，施工场地的依赖度更小，故微型桩在施工中，因为其施工速度比较快，灵活，方便，所以在工程中迅速的推广了开来。 随着在工程中的应用，注浆技术和微型钢管桩的结合，更有效的加固了滑体，注浆形成的地下混凝土脉络对桩周土体起到了一个很好的加固和整体作用，在地层松散的情况系熬更有力与浆液扩散，甚至是浆液脉络相互作用形成地下网状结构。这就在很大程度上提高了桩周地层的稳定性。 注浆后岩土介质的物理和化学性能会发生相应的改变，其中最能反应岩土工程稳定状况的两个参数内聚力c和内摩擦角都会有不同程度的提高。在边坡中的土体在中高压的注浆作用下可实现土体的整体改性。通过注浆工艺的应用，不稳定土体在浆液的压密、渗透作用下土体结构和物理力学参数发生显著的改变：当地层条件和注浆压力达到一定条件的情况下，高压注浆会在土体结构中发生劈裂现象，浆液沿土体裂隙、脉络压入滑体后形成网状、层状甚至是网状的结构骨架，对提高滑体稳定性意义重大。 在加固机理方面，为起到一般抗滑桩、挡土墙的抗滑支挡作用，微型桩嵌入滑动面下稳定土体后，滑面上为被动受力部位，滑面下为主动受力，与其他支挡结构相似可以承受较大的剪切力。但微型桩的截面尺寸决定了它的抗弯刚度更小，承载能力也就没有传统支挡结构那么高。因此微型桩的承载力是由桩端承载力来实现的，其承载的荷载有相当一部分是由桩土共同作用承担的。大量实验表明合理平面布设方式可以有效的提高微型桩体系的承载能力，通过多方试验得出，桩土复合机构的破坏是微型桩支护体系失效的主要模式，单桩的屈服破坏是在平面布设不合理的前提下发生的，并非支挡失效的主要因素。这些实验研究有效的支持了桩土间的相互作用在微型桩抗滑体系中是一个十分重要的因素。 由于微型桩单桩的抗弯刚度与传统抗滑桩相差甚远，其单桩的抗滑能力有限，因此微型桩在实际工程治理滑坡的过程中一般是两排或者多排联合使用，在合理的布设条件下，联系梁的加入使得微型桩更能充分发挥其对滑坡的加固的整体作用，充分发挥各排甚至是每根桩的作用。 微型桩在加固牵引式的顺层滑坡时，通过对微型桩支挡体系架设联系梁，充分发挥联系梁的抗拉、抗压性能，将单桩紧密的连接在一起，形成一个稳定的整体。联系梁的架设充分大会了微型桩支挡体系的整体效果，有效缓解了微型桩单桩承载力不足的情况，从而发挥了排桩与排桩之间，排桩与地层之间的协同作用，更好的确保了滑坡的加固效果。 联系梁的加入很好的提高 了支护体系的整体性，与单独布设微型桩的方式相比，这种组合体系具有许多优点，总结如下： ①通过联系梁的作用，桩与桩之间、桩群与滑床下的稳定地层相互作用、相互协同，彼此联系为紧密，从而成为一个整体发挥抗滑支挡的作用。联系梁可以有效的控制桩顶位移，改善 - 3 -
单桩在体系中不利的受力状态，发掘出每根桩的工作潜力。 ②当带有联系梁的框架结构作用于加固局部不稳定岩体时，由于联系梁的存在，桩群在横向、纵向两个方向上连接为一个整体，在加固滑体时发挥其整体优势，达到稳定滑体，控制位移的效果。 ③横向、纵向联系梁对控制坡面各种张拉裂缝的形成、发展发挥十分积极的作用。控制坡面裂缝的产生对滑体的稳定有十分重要的意义。 ④联系梁作为一种轻便、小体积的坡面结构物可以发挥防护坡面的作用。并且有利于微型桩同其他支挡措施的结合使用。 4.4试验研究方案 通过对膨胀土和微型桩的认识，使我对试验的研究方面有了进一步的了解。对试验方案的设计也有极大的帮助。因此在论文的试验方面，从三个方面入手： ①膨胀土地区浅层堆积层滑坡发生的机理研究。 通过这方面的试验研究，可以比较直观的观察到滑坡发展的整个过程，可以比较直接的得到，滑体在受到多大的荷载作用下，在什么时间段会开始出现滑坡现象，在什么时间段会开始滑动，以及在什么时间段会发生破坏。 试验第一部分未布设微型桩，只对滑体进行加载，在坡脚布设位移计，通过加载采集坡脚位移，同时观察滑体的变化。试验第二部分在未布设微型桩的情况下，模拟实际降雨，在持续加载的情况下，观察坡脚位移，同时观察滑体的变化情况。当试验结束时，通过对两部分试验现象以及试验数据的对比得到相应的结论。 ②微型桩加固膨胀土地区滑坡和加固湿陷性黄土地区滑坡的对比研究。 通过这方面的试验研究，主要是想推广微型桩加固滑坡的应用范围，在膨胀土试验条件下，通过对桩顶位移数据，桩前土压力数据，桩身弯矩数据的采集，以及分析对比。从而得到一个比较可靠的比例系数。进而使微型桩在黄土地区的应用和在膨胀土地区的应用，可以相互参照，通过工程经验和比例系数，可以快速的提出一套微型桩加固滑坡的方案来。 ③微型桩加固膨胀土地区滑坡在降雨条件下的研究。 通过这方面的试验研究，主要是因为膨胀土的特性，遇水膨胀，失水收缩。遇水不但使土体膨胀，并且土体的强度也有所降低，尤其是在干湿循环的情况下，膨胀土变得尤为脆弱。因此，在模拟降雨与烘干滑体的情况下，通过研究已经加固了微型桩的膨胀土滑坡体，采集测试桩的桩顶位移数据，桩前土压力，桩身弯矩情况。分析桩的受力情况，来反馈桩的工作状态，这将不论是从施工方面还是从微型桩本身方面使微型桩在工程实际中得以优化。 4.5试验进度情况 根据试验方案的思路，首先准备了试验模型。本次试验模箱尺寸为：长2m，宽1.8m，高1.5m，根据以往试验经验，为了使滑坡破坏效果明显，加载量比较大，对试验箱的强度要求较高。因此模箱框架采用截面尺寸为长50mm，宽30mm，壁厚3mm的钢管焊接而成，侧壁采用12mm厚的钢化玻璃粘接而成，为防止侧压力过大导致玻璃破裂，在关键位臵又加焊了几根钢管。如图1所示。 - 4 -
图1模型箱效果图 还有相关试验设备的准备：位移计，土压力盒，应变片，还有数据采集的仪器CM-2B-型静态电阻应变仪。 由于试验是进行堆积层滑坡的试验研究，因此，在前一段时间，我们先对滑床进行了堆积。为了使其满足多次重复试验的要求，我们采用了二八灰土的方式，搅拌均匀，分层堆积夯实。每10cm采用自制夯锤反复夯实，堆积成形。 根据试验方案，要进行的试验滑面为曲面，因此在钢化玻璃上用记号笔进行了尺寸的标注，并使用小铲子和刀子进行了削坡。为了使滑坡面变得更光滑，更容易滑动，因此在其表面抹上一层水泥砂浆，保证了滑面的光滑效果。如图2所示。 图2滑床效果图 本实验主要研究土的膨胀性对桩身支护参数的影响。因此，本实验将会采用不同的桩的排间距的布设，在不同的膨胀性的滑体的中，通过桩身数据和桩顶位移的数据采集，分析得出，合理的桩间距和排间距，以及锚固深度的研究。并根据工程实际的具体情况，对桩顶加连系梁也进行合理的设计。 - 5 -
5待解决问题及措施 待解决问题： 1.第一部分中，关于膨胀土滑坡发生机理的研究部分，加载的时候，是一次加载完成还是分批加载是有待解决的问题，还有就是模拟降雨过程和加载时同时进行还是先加载再降雨，或是先降雨再加载。 2.第二部分中，关于微型桩加固膨胀土滑坡和微型桩加固湿陷性黄土滑坡实验方面，为了能够突出实验的对比内容，如何设计实验。 3.第三部分中，关于微型桩加固膨胀土滑坡在降雨条件下的实验中，是否加载至破坏阶段，并如何保证实验的安全。 相关措施： 1.通过阅读大量滑坡发生机理文献所得，加载过程相当于滑体堆积物的不断增加的过程，因此，加载应该是分批加载的。并应和降雨同时进行。 2.首先根据已有的黄土试验结论的含水率，密实度，通过简单的土工试验，先模拟击实膨胀土体，并根据膨胀土地区的实际情况选取合理的布桩方式，并通过两组合理数据的对比得出结论。 3.应根据降雨和加载同时进行的情况，通过观察采集桩顶位移数据的变化以及现场滑体的变化情况。当滑体变化比较明显或者变化比较快的时候，应根据实际需要安全的停止试验。 6后期工作进度安排 2016年7月15日---2016年9月15日，进行实验室物理模型试验，采集数据。 2016年9月16日---2016年11月15日，对试验数据进行对比分析，总结试验结论，着手撰写论文。 2016年11月16日---2017年2月，根据已有的实验数据，试验研究成果，对毕业论文进行修改，发表有质量的小论文。 - 6 -
7 导师审查意见 导师签字： 年 月 日 8评审小组意见 组长签字： 年 月 日 九、院（系）意见 院长签字： 院系盖章： 年 月 日
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