摘要：膨脹土在渠道工程中引發(fā)的穩(wěn)定性問(wèn)題尤為顯著，導(dǎo)致不均勻沉降和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。通過(guò)對(duì)隴南地區(qū)膨脹土的特性及其與水文條件的關(guān)系進(jìn)行深入分析，提出了一系列高效的處理方法，包括物理隔離、化學(xué)改良和排水設(shè)計(jì)。這些方法通過(guò)改善土體結(jié)構(gòu)、降低含水量和增強(qiáng)抗壓強(qiáng)度，從而有效提高渠道工程的穩(wěn)定性和使用壽命。就具體案例的實(shí)施效果來(lái)看，這些處理措施能夠顯著減少膨脹土對(duì)工程的不利影響，確保工程的安全與可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：膨脹土；渠道工程；地質(zhì)災(zāi)害

膨脹土的特殊性質(zhì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是渠道工程的穩(wěn)定性構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。在復(fù)雜的地質(zhì)和氣候條件下，膨脹土的變形特征常導(dǎo)致不均勻沉降、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)工程的安全性和使用壽命產(chǎn)生直接威脅。通過(guò)探討膨脹土的成因、特性及其對(duì)渠道工程的影響，并結(jié)合高效的處理方法，為未來(lái)的工程設(shè)計(jì)與管理提供重要參考和實(shí)踐依據(jù)，確?；A(chǔ)設(shè)施的安全與可持續(xù)發(fā)展［1］。

1膨脹土的特性及其對(duì)渠道工程的影響

膨脹土是一種具有明顯體積變化特性的土壤。其主要特點(diǎn)是，當(dāng)水分增加時(shí)土體體積膨脹，而水分減少時(shí)則會(huì)發(fā)生收縮。這種獨(dú)特的物理性質(zhì)使膨脹土在工程應(yīng)用中面臨許多挑戰(zhàn)，尤其是在渠道工程的建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中。

膨脹土的物理特性包括高孔隙度和較大的塑性指數(shù)，導(dǎo)致其在水分變化時(shí)變形能力顯著。當(dāng)降雨或地下水位上升時(shí)，膨脹土吸水后體積增加，這可能引發(fā)渠道壁體的變形和裂縫，從而影響渠道的形狀和功能。此外，膨脹土中存在的細(xì)粒物質(zhì)和有機(jī)成分，使其在濕潤(rùn)條件下更容易發(fā)生流變現(xiàn)象，進(jìn)一步加劇了不穩(wěn)定性。

膨脹土的力學(xué)特性在工程應(yīng)用中極為關(guān)鍵，尤其是在渠道建設(shè)領(lǐng)域。這類土壤的抗壓強(qiáng)度通常較低，容易導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降，從而嚴(yán)重?fù)p害渠道結(jié)構(gòu)的完整性。此外，不均勻的沉降可能引起水流偏移和滯留，導(dǎo)致水體渾濁度增加和沉積物積累，這不僅削弱了渠道的排水能力，還可能對(duì)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性構(gòu)成長(zhǎng)期威脅。因此，掌握并解決膨脹土的這些特性對(duì)渠道的設(shè)計(jì)和維護(hù)至關(guān)重要。

膨脹土的分布受地形、氣候及水文條件的影響。例如，在隴南地區(qū)，復(fù)雜的地形與膨脹土特性相互作用，使渠道工程面臨更大挑戰(zhàn)。在這些地區(qū)，降水的季節(jié)性變化和土體的高含水量進(jìn)一步加劇了膨脹土的體積變化，從而對(duì)工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性造成威脅。

為有效應(yīng)對(duì)膨脹土對(duì)渠道工程的影響，設(shè)計(jì)階段需充分考慮其特性，并采取一系列工程措施。首先，選擇適合的材料用于渠基和邊坡的構(gòu)建，以提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，設(shè)計(jì)高效的排水系統(tǒng)以降低土體的含水量，從而減小體積變化的幅度。同時(shí)，物理隔離和化學(xué)改良技術(shù)的應(yīng)用也能顯著增強(qiáng)膨脹土的力學(xué)性能，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)以上措施，能夠有效降低因膨脹土引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，確保渠道的安全與穩(wěn)定，進(jìn)而保障相關(guān)工程的長(zhǎng)期可靠性和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展［2］。

2膨脹土引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型分析

膨脹土的特殊性質(zhì)使其在水分變化時(shí)體積顯著膨脹或收縮，這種特性直接導(dǎo)致了多種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，尤其是在渠道工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。不均勻沉降、滑坡和泥石流是膨脹土引發(fā)的常見地質(zhì)災(zāi)害，給工程安全和周邊環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。

不均勻沉降是膨脹土最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。膨脹土吸水后體積膨脹，水分流失土體收縮。在施加荷載的情況下，膨脹土的強(qiáng)度不足以承受所施加的壓力，容易出現(xiàn)局部沉降。這種不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致渠道結(jié)構(gòu)變形，影響水流的正常運(yùn)行。長(zhǎng)時(shí)間的不均勻沉降還可能引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫，從而降低渠道的安全性，影響水利工程的功能和穩(wěn)定性。

在陡坡地帶，膨脹土吸水后體積增加，給土壤施加了額外的重力負(fù)擔(dān)。這種情況下，土體的抗剪強(qiáng)度下降，導(dǎo)致滑坡風(fēng)險(xiǎn)顯著上升。當(dāng)坡度達(dá)到某一臨界值時(shí)，土體沿著特定滑動(dòng)面發(fā)生位移，形成滑坡。這不僅對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成威脅，還可能對(duì)周邊居民和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

泥石流也是膨脹土區(qū)域內(nèi)不可小覷的災(zāi)害。在極端天氣條件下，如暴雨或融雪，膨脹土?xí)焖傥⑹シ€(wěn)定性，形成流動(dòng)性極強(qiáng)的泥漿。這些泥漿在坡面上迅速流動(dòng)，形成泥石流。泥石流攜帶的泥沙和石塊會(huì)對(duì)下游的基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田和生態(tài)系統(tǒng)造成極大破壞。其流動(dòng)速度快、破壞力強(qiáng)，使得防治和管理變得極為復(fù)雜，成為災(zāi)后恢復(fù)所面臨的巨大挑戰(zhàn)［3］。

3高效處理膨脹土的技術(shù)方法

針對(duì)膨脹土引發(fā)的地質(zhì)問(wèn)題，采取高效的處理技術(shù)是確保工程安全和穩(wěn)定的重要措施。常見的處理技術(shù)包括物理隔離、化學(xué)改良和排水設(shè)計(jì)等，這些方法可以有效降低膨脹土的體積變化，改善其力學(xué)特性，從而提高工程的整體性能。

物理隔離技術(shù)是通過(guò)構(gòu)建物理屏障來(lái)阻止水分直接滲入膨脹土中，減小其吸水導(dǎo)致的體積變化。例如，在膨脹土上方鋪設(shè)防水膜或防滲材料，形成隔離層，從而減少降水和地下水對(duì)土體的影響。這種方法在設(shè)計(jì)中需要考慮材料的耐久性和施工的可行性。物理隔離能夠有效降低膨脹土的含水量，減少因水分變化引起的膨脹和收縮現(xiàn)象，進(jìn)而降低不均勻沉降和滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。

化學(xué)改良技術(shù)通過(guò)向膨脹土中加入特定的化學(xué)劑，以改變其物理和力學(xué)性質(zhì)。常見的改良劑包括石灰、粉煤灰和水泥等，這些材料能夠與膨脹土中的黏土礦物反應(yīng)，形成新的水合物，增強(qiáng)土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如，石灰的添加不僅可以減少土體的塑性指數(shù)，還能提高其抗壓強(qiáng)度。這種改良方法在施工過(guò)程中相對(duì)簡(jiǎn)單，且對(duì)環(huán)境影響較小，適用于各種類型的膨脹土區(qū)域。經(jīng)過(guò)化學(xué)改良后的土體，通常展現(xiàn)出更好的抗壓和抗剪性能，能夠有效抵御外部荷載和水分變化帶來(lái)的影響。

排水設(shè)計(jì)是處理膨脹土的另一重要技術(shù)，旨在降低土體的含水量，從而減小其體積變化。有效的排水系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置排水溝、井、管道等方式，引導(dǎo)雨水和地下水遠(yuǎn)離膨脹土區(qū)域。合理的排水設(shè)計(jì)需要綜合考慮土層的水文特征和排水路徑，確保在降雨或有其他水分輸入時(shí)，能夠迅速排除多余的水分，保持土體相對(duì)干燥。這樣可以顯著降低膨脹土的吸水能力，減少其體積膨脹，降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率［4］。

此外，這些處理方法往往可以結(jié)合使用，以達(dá)到更理想的效果。例如，在進(jìn)行化學(xué)改良的同時(shí)，設(shè)置合理的排水系統(tǒng)，可以雙重減少膨脹土的變形特性，從而提升工程的整體安全性。通過(guò)對(duì)不同技術(shù)的有效組合，能夠更好地應(yīng)對(duì)膨脹土所帶來(lái)的各種挑戰(zhàn)?？傊?，針對(duì)膨脹土的處理技術(shù)涵蓋了物理隔離、化學(xué)改良和排水設(shè)計(jì)等多種方法，這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中相輔相成，能夠有效降低膨脹土對(duì)工程的不利影響。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)與施工，可以顯著提高基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定性和安全性，確保工程的長(zhǎng)期運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展。

4案例研究：處理方法在渠道工程中的應(yīng)用效果在渠道工程中，膨脹土處理方法的有效性往往需借助具體案例來(lái)驗(yàn)證。以下是某渠道工程的實(shí)際案例，展示了高效處理方法在應(yīng)對(duì)膨脹土問(wèn)題中的應(yīng)用效果。

該項(xiàng)目位于隴南地區(qū)，區(qū)域內(nèi)膨脹土分布廣泛，施工前對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)勘察。勘察結(jié)果表明，膨脹土特性會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的不均勻沉降和滑坡風(fēng)險(xiǎn)，直接影響到渠道的穩(wěn)定性和水流暢通。因此，在設(shè)計(jì)階段工程團(tuán)隊(duì)決定采取一系列高效處理方法。

首先，引入物理隔離技術(shù)，施工方在渠道的底部和側(cè)邊鋪設(shè)了防水膜和防滲層，形成有效的隔離屏障。旨在防止降水和地下水直接滲入膨脹土層。經(jīng)過(guò)數(shù)月施工，項(xiàng)目完成后，觀察到在強(qiáng)降雨期，防水膜有效阻止了大量水分進(jìn)入土體，減少了膨脹土的水分變化，從而降低了膨脹和收縮引發(fā)的沉降風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，渠道的沉降量保持在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保了水流的正常運(yùn)行。

項(xiàng)目中的化學(xué)改良方法得到了有效應(yīng)用。工程團(tuán)隊(duì)選用石灰和水泥作為改良劑，將其均勻摻入膨脹土中，以增強(qiáng)土體的力學(xué)性能。改良后，土體的抗壓強(qiáng)度顯著提高，塑性指數(shù)降低，展現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。后續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，化學(xué)改良法不僅減少了膨脹土的沉降量，還顯著降低了滑坡發(fā)生率，這一系列變化證明了化學(xué)改良技術(shù)在提升土體強(qiáng)度和改善穩(wěn)定性方面的有效性。

此外，施工團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了完備的排水網(wǎng)絡(luò)，包括排水溝和地下排水管道，以便快速引導(dǎo)降水和地下水，從而降低膨脹土的含水量。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)有效的排水處理，土體的含水量保持在較低水平，減少了膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。排水系統(tǒng)的設(shè)置不僅提高了土體的整體穩(wěn)定性，也確保了在極端天氣條件下的安全，為工程提供了更可靠的保障。這些措施的綜合應(yīng)用，為項(xiàng)目的成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，展示了現(xiàn)代土木工程中科學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵作用。

在工程實(shí)施后的幾個(gè)月內(nèi)，項(xiàng)目組進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)檢查，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，所有處理方法的結(jié)合使用有效地維持了渠道的整體穩(wěn)定性。相比于施工前的預(yù)測(cè)，該渠道工程在多次強(qiáng)降雨和其他極端天氣事件中表現(xiàn)出良好的抗壓能力和穩(wěn)定性，未出現(xiàn)明顯的沉降或滑坡現(xiàn)象［5］。

綜合這些處理方法的應(yīng)用效果，該渠道工程的案例驗(yàn)證了高效處理技術(shù)在膨脹土環(huán)境下的有效性。通過(guò)物理隔離、化學(xué)改良和科學(xué)的排水設(shè)計(jì)，顯著降低了膨脹土對(duì)工程的影響，確保了基礎(chǔ)設(shè)施的安全與可靠性。該案例不僅為類似項(xiàng)目提供了有益的參考，還為后續(xù)工程的設(shè)計(jì)和管理提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了在復(fù)雜地質(zhì)條件下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

5結(jié)語(yǔ)

膨脹土的特殊性質(zhì)對(duì)渠道工程的穩(wěn)定性構(gòu)成了顯著挑戰(zhàn)，增加了不均勻沉降、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)膨脹土特性及其影響的深入分析，結(jié)合物理隔離、化學(xué)改良和排水設(shè)計(jì)等高效處理技術(shù)，成功降低了這些風(fēng)險(xiǎn)并確保了工程的安全性。實(shí)際案例的應(yīng)用表明，這些處理方法不僅有效維持了土體的穩(wěn)定性，還提升了工程的整體抗壓能力和使用壽命。

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基金項(xiàng)目：甘肅省教育廳2021年度高等學(xué)校創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2021B427）

作者簡(jiǎn)介：王保周，男，講師，碩士，研究方向：工程管理。