贵州地区板溪群板岩填料路用工程特性及路基结构设计研究

针对贵州地区板溪群板岩填料的路用工程特性开展了一系列的室内试验研究,重点研究了干湿循环效应下板岩填料的CBR和回弹模量变化特征。试验表明:板岩填料长期强度受干湿效应与风化作用衰减显著,其CBR和回弹模量随试样浸水时间增加逐渐降低,浸水6~7 d后趋于稳定;CBR与回弹模量随着干湿循环次数增加不断衰减,5次循环后趋于稳定,且干湿循环引起的强度衰减幅度要大于单次浸水。因此,建议采用5次干湿循环后CBR值作为板岩填料的长期强度指标。试验表明该类填料的长期稳定CBR值满足路堤填料强度要求。最后,给出了贵州地区高速公路板岩路堤典型结构,可为类似工程提供参考。     

干湿循环下红砂岩路基填料回弹模量控制研究

经过多次干湿循环的红砂岩,其强度衰减特性十分明显,路用性能难以得到保障。该文基于室内干湿循环试验,揭示了3种红砂岩素土和不同水泥剂量改良土的强度变化规律。结果表明:红砂岩素土强度在干湿循环作用下衰减明显,回弹模量随干湿循环次数增加而减小;掺加一定量水泥可以有效遏制水活性,强度衰减幅度减小,随着水泥改良土龄期增长,第3次干湿循环后试件回弹模量缓慢回升。分析了路面与车辆的相互作用关系,根据路面的不平整度确定了车辆动态加载模型;基于动应变控制法和有限元法,针对3种不同路堤强度进行结构建模分析,得到了红砂岩改良层回弹模量和填筑深度的关系,通过幂函数拟合确定了重交通条件下满足动应变条件的改良层所需回弹模量的临界值,并于实际工程中得到验证。     

水作用下红砂岩抗剪强度衰减规律试验研究

通过长时间浸水条件及干湿循环条件下的红砂岩抗剪强度试验,对醴茶（醴陵—茶陵）高速公路某边坡红砂岩水作用下抗剪强度衰减规律进行了研究。根据不同浸水时间、不同干湿循环次数条件得出的试验结果,分别研究了岩体在不同试验条件下的抗剪强度变化规律,并对长时间浸水条件下岩体抗剪强度衰减规律与干湿循环条件下岩体抗剪强度衰减规律进行对比,得出干湿循环对岩体强度的破坏要比长时间浸水对岩体强度的破坏大。     

软岩路堤填料干湿循环大型压缩变形试验研究

为研究软岩路堤填料在气候环境作用下压缩变形特性的演化规律,针对贵州省三黎高速公路强~中风化板溪群板岩填料,开展了不同干湿循环次数条件下的大型压缩变形试验。试验结果表明:干湿循环会降低软岩填料的峰值压缩模量,但干湿循环3次和5次时其峰值压缩模量已十分接近,可认为当干湿循环达到5次时,峰值压缩模量趋于稳定;三黎高速公路强~中风化板溪群板岩路堤适宜填筑高度为20m,当路堤高度大于20m时,应采用冲击碾压或强夯等补强措施来提高路基压实度,增大填料压缩硬化区间范围,减少工后沉降变形量。另外,文中对软岩路堤填料的干湿循环大型压缩变形试验方法进行了探讨,可为同行提供参考。     

干湿循环作用下红层软岩填料强度特性试验研究

为揭示干湿循环条件下崩解性红层软岩填料的强度特性,开展了3项试验。首先,制备了经受0～8次干湿循环作用的红层软岩填料压实试样进行固结排水三轴试验。结果表明:相同围压下红层填料试样的峰值强度随干湿循环次数增加呈现先下降后上升的特点,与此同时,在固结阶段,经历不同干湿循环变化试样的体变是随干湿循环次数单调增大的。然后,进行了受限环境下红层软岩的崩解试验,将具有崩解性岩块放在受限环境中经受干湿循环作用。结果表明:具有崩解性的岩块在受侧限环境中经历干湿循环,岩块整体上不崩解,但边角存在剥落现象。最后,对在首先环境下经历干湿循环作用的岩块饱和后进行抗压强度测试,发现岩块强度随干湿循环次数增加而降低,但是强度仍显著高于填料强度。以上试验研究表明:红层填料试样的峰值强度随干湿循环次数增加呈现先下降后上升的特点,与一般岩土不同。其展现的变化规律由3种作用机制综合形成,即干湿循环对岩土结构普遍的破坏作用导致的强度下降机制;受限条件下崩解性红层软岩经历干湿循环后仍保持原来的完整性的强度稳定机制;干湿和固结压力联合作用下,应力集中导致的颗粒边角被破碎形成的微观结构调整引起的强度上升机制。     

干湿循环对红砂岩工程特性的影响分析

为指导红砂岩路基填筑,预防红砂岩路基病害,文中以湖南省某高速公路典型红砂岩为研究对象,采用加水、烘干的方式模拟干湿循环过程,研究了干湿循环作用下红砂岩的崩解特性;同时采用大型直剪仪进行剪切试验和压缩试验,得到干湿循环下红砂岩填料强度参数和压缩参数的变化,进而分析干湿循环对红砂岩工程特性的影响规律。     

红砂岩改良试验研究

红砂岩岩性特殊,不能直接用于路基填料,因此,对红砂岩的性质及水泥改良进行了试验研究。结果表明:红砂岩岩体崩解质量损失与干湿循环次数呈二次曲线关系,首次干湿循环的崩解质量损失较大,随干湿循环次数的增加质量损失逐渐趋于稳定;风化后的红砂岩作为路基填料,除满足CBR要求外,同时还应保证无侧限抗压试件遇水后具有一定的强度;风化后红砂岩的黏聚力非常小甚至为零,通过添加水泥改良,其黏聚力与内摩擦角均增大,强度得到大大提高,表明水泥改良崩解红砂岩效果好。     

干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验

为探究库水位周期性涨落条件下,库岸边坡消落区岩体的强度劣化特性及损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,通过干湿循环试验模拟库岸边坡岩体的实际赋存环境,以常规单轴、三轴试验为手段,开展干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验研究,分析干湿循环作用下红砂岩波速等特性的演化规律,定量分析了干湿循环作用对红砂岩强度主要力学参数的影响,并提出了基于黏聚力的损伤变量。结果表明：随干湿循环作用次数的增多,红砂岩的波速逐渐减小,孔隙率逐渐增大,减小和增大的趋势呈现出明显的三阶段特征,红砂岩单轴强度也逐渐减小,对应的峰值应变逐渐增大,其破坏形式为脆性破坏;以波速计算的红砂岩损伤变量表明,损伤变量随干湿循环次数的增多呈非线性增大趋势,可采用幂函数拟合;干湿循环作用下红砂岩黏聚力显著减小,而摩擦角变化不明显,干湿循环作用主要通过弱化黏聚力造成红砂岩单轴强度的降低,单轴抗压强度降低百分比η_1N与黏聚力降低百分比η_2N呈显著非线性对应关系;提出了基于黏聚力衰减的新损伤变量,并通过与波速损伤变量的计算值和试验值的对比验证了该损伤变量指标的合理性。     

考虑干湿循环效应红砂岩路基填料分类方法初探

考虑运营期路基湿度变化对填料性能的影响，通过干湿循环试验和承载比（CBR）试验，定义了干湿循环强度衰减指数K，结合崩解试验，提出了一种基于干湿循环强度衰减指数K和崩解特性的红砂岩填料分类方法。依托鄂西地区某高速公路工程，测试了9处不同红砂岩填料崩解性与干湿循环强度衰减指数，分析得出红砂岩填料分类指标与标准；结合干湿循环效应分类指标和规范要求的CBR值标准，明确了不同类型红砂岩填料在路基结构中的适用范围和技术要求。     

湿度变化对黄土路堤边坡稳定性影响分析

通过三轴压缩试验，分析不同含水率状态下压实黄土填料的强度变化特征，并计算评价了不同湿度、路堤高度、加筋条件下黄土边坡稳定性。结果表明:压实黄土填料强度随着含水率增加而下降，其中黏聚力与含水率呈负指数递减关系，内摩擦角与含水率呈线性递减关系，含水率对压实黄土的黏聚力影响更明显；随着路堤填料湿度上升，边坡稳定系数显著降低，当含水率从施工状态wopt上升5%时，路堤高度10~40 m的边坡稳定性系数下降24.3%~37.9%；加筋层中使用的土工格栅抗拉强度越高，土工格栅层间距越小，路堤边坡稳定补强效果越明显。     

干湿循环下压实红黏土三轴试验

以余庆-凯里高速公路12标土样为研究对象,采用三轴试验研究了两种干湿循环方式(先干后湿和先湿后干)对压实红黏土抗剪强度指标的变化规律,并对干湿循环下边坡稳定性计算参数进行了探讨。研究结果表明,干湿循环作用显著降低了压实红黏土的抗剪强度指标,其中第一次衰减幅度很大,但经过一定次数的干湿循环作用后,强度指标趋于稳定状态。干湿循环对压实红黏土黏聚力的影响比内摩擦角影响要大。不同的干湿循环路径对压实红黏土抗剪强度指标影响的规律基本一致,但是先湿后干条件下压实红黏土抗剪强度指标比先干后湿要大。干湿循环下边坡稳定性计算参数取值建议采用长期强度指标值,黏聚力稳定值未经循环值的45%~55%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~65%。研究结果更好地为红黏土地区工程建设提供技术依据。     

公路高填方路基软岩填料试验研究

以某公路工程高填方路基试验段为例,采用试验研究方法,就软岩填料的矿物组成、工程性能、压缩性能和抗剪强度等进行了系列试验。研究表明：软岩填料主要由黏土矿物组成;饱水条件下的软岩软化系数要高于干湿循环作用下的软化系数;压实度为0.96时的软岩压缩系数随着干湿循环作用基本保持不变;软岩的抗剪强度在前6次干湿循环作用下减小幅度更加明显,6次以后基本趋于稳定。     

干湿循环下花岗岩残积土路堑边坡稳定性研究

干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度有明显的影响,其会影响路堑边坡的稳定性。利用前人研究成果获得花岗岩残积土在干湿循环荷载作用下的抗剪强度变化规律,并利用数值软件PLAXIS研究考虑干湿循环条件下花岗岩残积土强度变化的路堑边坡稳定性特性,评估干湿循环对花岗岩残积土路堑边坡稳定性的影响。数值模型首先与前人研究成果进行比对获得了较好的一致性,然后对干湿循环条件下花岗岩残积土强度变化的路堑边坡展开系统参数分析,并考虑了循环次数、初始凝聚力、内摩擦角、初始坡角、开挖坡角等因素的影响。研究结果显示,干湿循环对花岗岩残积土路堑边坡的稳定性有较大影响,可使得边坡稳定性降低10%~30%。研究结论为花岗岩残积土路堑边坡工程的设计和应用提供了一定的理论指导。     

干湿循环条件下衢州地区强风化泥岩边坡稳定性分析

由于越来越多的山岭地带开始修建高速公路,裸露的泥岩路堑边坡在干湿循环作用下会发生强度劣化并进一步导致边坡失稳。文中以浙江衢州地区杭新景(杭州—新安江—景德镇)高速公路七里连接线为例,分析泥岩路堑边坡在干湿循环作用下的稳定性变化规律,结果显示,随着干湿循环次数的增加,泥岩边坡的粘聚力与内摩擦角均呈线性下降,稳定性逐渐降低,且潜在滑移面逐渐向边坡内部推进。     

干湿循环条件下泥岩路基填料用性能的试验研究

依托某高速公路一标段泥岩公路路基填料开展常规土工试验，针对干湿循环下泥岩路基填料路用性能试验的研究，对以往崩解性试验的两次干湿循环改进为n次循环下崩解度试验，进行多次干湿循环下的耐崩解性试验、CBR试验、强度试验、压缩试验，并进行影响因素及发展规律分析。结果表明:n次干湿循环下耐崩解曲线随循环次数衰减至平缓，临界值崩解度指数约为40%；在同等条件下，泥岩填料CBR试验值随干湿循环交替次数增长而减小，且与荷载呈正比关系。     

高应力与低应力条件下膨胀土抗剪强度特性分析

研究表明膨胀土边坡的滑塌具有浅层性,破坏时土体受到的法向压力基本小于50kPa。文中基于此对干湿循环作用后饱和膨胀土高应力和低应力条件下的抗剪强度进行试验研究。结果表明,干湿循环作用下膨胀土的剪应力值随干湿循环次数的增加呈衰减趋势;高应力段粘聚力大于低应力段,而高应力段的内摩擦角小于低应力段,高应力段得到的数据结果势必偏离实际的拟合结果,不利于边坡稳定性分析;粘聚力随循环次数变化呈良好的指数函数关系,得到的经验公式可用来预测膨胀土的抗剪强度和膨胀土边坡干湿循环作用后的最终抗剪强度稳定值。     

红砂岩力学性能室内大型直剪试验研究

红砂岩在风化崩解过程中,抗剪强度大幅降低,易引起红砂岩质边坡顺层坍滑。为研究其边坡滑塌的力学机制,采用单点法在边坡软弱岩层位置取样、制样,并通过室内大型直剪试验来模拟红砂岩岩层结构面的摩擦剪切情况。试验结果表明：未风化崩解的红砂岩块经历多次干湿循环,其岩层界面的力学性能显著下降,并由此导致其边坡失稳。     

干湿循环与疲劳荷载耦合劣化作用下透水混凝土耐久性研究

为研究透水混凝土在运营期反复受到车辆荷载和雨水干湿循环侵蚀作用下的耐久性,通过采用非离子水干湿循环、抗压强度试件循环疲劳加载及两因素耦合作用方式,研究其对透水混凝土进行透水系数、孔隙率、质量损失率及强度损失率影响。结果表明:干湿循环单一劣化因素作用下对透水系数影响不大,质量损失率和强度损失率均随着循环次数的增加而增加,当循环次数大于60次时质量损失明显;疲劳荷载单一劣化因素作用会使透水系数先减小后增加,其对试件的破坏是整体性的,强度损失率会随着应力水平和疲劳加载次数的增加而增加;干湿循环和疲劳荷载耦合作用下透水混凝土劣化效应加剧,且增幅大于单一效应叠加。     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性

由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大，干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络，加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性，通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样，开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验，实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像，并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述，进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明：预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段；各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数；含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退，不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著，而内摩擦角变化甚微，内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化，而黏聚力变化取决于初始含水率，抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系，拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型，发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化，其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析提供参考。     

考虑长期强度衰减的软岩路堤边坡稳定性分析

以某炭质页岩高路堤为例，考虑填料强度衰减特性，分析了不同降雨工况下易风化软岩路堤边坡稳定性。结果显示:降雨影响深度小于5 m的软岩常规高路堤，采用有限深度饱水参数计算的边坡稳定性系数比全断面饱水工况的高11.5%～17.4%；边坡稳定性系数随软岩强度衰减系数基本呈等比例线性递减，常规坡高坡率条件下设计的软岩高路堤边坡，考虑填料强度衰减后，安全系数很可能不满足要求，当炭质页岩强度衰减系数低于0.7时，应慎重采用20 m以上高路堤边坡方案，综合坡率不宜陡于1∶1.75。