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。     

干湿循环作用下红砂岩路堤边坡稳定性分析

反复干湿循环作用下红砂岩填料发生再次崩解,强度降低,容易导致路基边坡失稳。文中通过室内模拟试验,探索红砂岩填料在干湿循环作用下强度参数的衰减规律,数值模拟计算红砂岩路堤边坡在多次干湿循环次数影响下的稳定系数。结果表明路堤边坡的稳定性随干湿循环次数的增大而降低,前三次干湿循环下稳定系数降低明显,第四次之后稳定系数降低幅度较小,路堤边坡趋于一个新的稳定状态。     

怀芷高速公路红砂岩路基填料改良试验研究

通过对红砂岩矿物成分分析、土工试验、崩解及CBR试验，结合怀芷高速公路红砂岩路基填筑，发现红砂岩若直接填筑路基，会造成路基不均匀沉陷或塌方。为消除红砂岩作为路基填料的不良特性，采用水泥和石灰分别作为改良剂对红砂岩风化产物进行改良试验。结果表明:掺入4%的水泥可使红砂岩路基的强度达到要求。     

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。     

千枚岩用于高速公路路基填料的适用性研究

对千枚岩的物理力学特性、水稳定性以及其CBR与压实度的关系进行了研究,结合现场千枚岩路基填料碾压特性,提出了千枚岩作为高速公路路基填料适用层位及压实要求。结果表明:随着千枚岩风化程度加重,其颗粒密度和块体密度减小,含水率、吸水率和孔隙率逐渐增加,点荷载强度减小;随着干湿循环作用次数增加,千枚岩试样崩解量递增、耐崩解性指数减小;与干燥千枚岩相比,饱水千枚岩强度显著降低,降低幅度达39%~64%;适当提高压实标准,弱风化千枚岩可用作路基填料,中风化千枚岩可用于路堤和下路床,强风化千枚岩只适用于下路堤;采用3%~4%水泥改良中风化、强风化千枚岩可适用于路基各结构层。     

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。     

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。     

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。     

荷载与干湿循环作用下预崩解炭质泥岩抗剪强度及渗透特性

为研究预崩解炭质泥岩抗剪强度、渗透系数与竖向荷载及干湿循环的关系,研发一套可施加竖向荷载的岩土干湿循环试验装置,分别利用直剪仪、渗透仪开展预崩解炭质泥岩干湿循环后抗剪强度及渗透试验研究。结果表明:预崩解炭质泥岩的抗剪强度与法向应力呈正相关关系,随竖向荷载、循环时间的增加而增大,随循环次数的增加而降低,且抗剪强度的变化主要是由于颗粒间黏聚力的变化。渗透系数与竖向荷载及干湿循环时间呈负相关关系,而随循环次数的增加呈正相关关系,拟合预崩解炭质泥岩抗剪强度与渗透系数的幂函数关系模型,可为预崩解炭质泥岩抗剪强度、渗透特性及路堤稳定性研究提供理论依据。     

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。     

振动压实千枚岩路基填料水稳定性研究

为提高千枚岩路基填料水稳定性，采用振动压实试验方法研究了压实度、水泥对水稳定性的影响规律。结果表明:随干湿循环作用次数增加，千枚岩崩解量呈现线性递增趋势、耐崩解性指数呈现线性递减趋势；随压实度增长，千枚岩渗透系数逐渐减少、耐崩解性增强，压实度达到96%以上时渗透系数趋于稳定；水泥改良千枚岩可有效降低渗透系数，与素千枚岩相比，渗透系数至少下降了67.8%（水泥改良千枚岩C）或15.2%（水泥改良千枚岩A），且改良前后崩解速率比值（水稳定性）随水泥掺量增加而增大。建议通过采用提高压实度或水泥改良等措施以提高千枚岩路基填料水稳定性。     

某高速公路红层泥岩路基填料改良试验研究

分别选用石灰、粉煤灰、水泥作为改良剂,对某高速公路红层泥岩填料进行改良。对改良后的15组试样进行最优含水率、CBR值、无侧限抗压强度、耐崩解性、水稳定性的测试,并作电子显微镜扫描。结果表明:粉煤灰对最优含水率影响较大,石灰次之;水泥、石灰、粉煤灰对无侧限抗压强度、耐崩解性的改善整体排序为水泥石灰粉煤灰;相同配比情况下,水泥对填料的整体改善作用最好,石灰次之,当石灰掺入比为7%时无侧限抗压强度最大,即为最优配比。     

某机场红层强-全风化砂岩的力学特性大型原位试验研究

我国西南地区广泛分布有厚度较大的红层风化砂岩，修建高填方机场工程时，能否以其作为填料成为亟待解决的问题。通过浅层平板载荷和原位大型浸水剪切试验，研究了风化程度和含水率对风化红层砂岩的力学强度的影响。结果表明:强-全风化红层砂岩地基承载力特征值小，沉降量大，且强风化红层砂岩的承载力特征值和变形模量约为全风化红层砂岩的2倍；强-全风化红层砂岩抗剪强度参数（c，φ）随含水率的增加而不断降低，尤其是黏聚力c对含水率的变化极为敏感；随着风化程度的增加，水对其强度特性影响越来越弱。总之，风     

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。     

浏醴高速公路红砂岩路基填筑现场试验研究

在湖南省高速公路建设中存在大量红砂岩路段,该类岩石因其成因特殊而成分复杂且大部分具有崩解性,作为一种特殊路基填料使用往往导致工程建设成本高,施工进度缓慢,施工质量难以控制。结合湖南长沙浏阳（黄泥界）至醴陵高速公路工程中遇到的红砂岩地质情况,开展红砂岩成分、强度、崩解及其现场试验,试验结果表明,浏醴高速Ⅲ类红砂岩长时间仍会崩解,不能作为一般填石路堤对待;采用预崩解与耙压相结合的工艺适用于该地区红砂岩路基施工;考虑到红砂岩的特殊性,对于全线砂岩挖填接合处、高填方路段等难以压实的地段建议进行强夯加速其沉降。     

夹层型红黏土路基结构在高速公路中的研究

红黏土路基水稳定性较差,反复干湿作用易导致强度降低,引起路基的破坏。目前,在工程中主要采取改良红黏土、加强防排水措施、采用合理的施工工艺来提高红黏土路基整体质量和耐久性,很少考虑到红黏土路基的结构形式。为将红黏土直接作为路基填料,降低干湿循环对红黏土路基的影响,以蒙文砚高速公路红黏土路基试验段为例,提出了一种夹层型红黏土新型路基结构型式及其压实参数和施工工艺。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。