惠罗高速风化炭质泥岩作路基填料的试验研究

以惠罗高速为依托,通过室内压实试验、崩解试验、CBR试验及现场碾压试验,对风化炭质泥岩作路基填料的路用性进行了详细研究,提出适用于依托工程路基填筑的施工工艺参数及质量控制标准。研究结果表明,风化炭质泥岩属于低液限土,但由于其吸水性较大,抵抗干湿循环及自然风化崩解能力较差,CBR值随浸水时间及干湿循环次数的增加而逐渐减小,只限于93区及以下范围内填筑;压实度、沉降差、K_(30)、E_(vd)等检测指标与碾压遍数之间呈很好的相关性,炭质泥岩路堤压实质量检测可以采用沉降差和施工工艺参数综合控制,压实度、Evd和K30由于受填料粒径影响较大,可作为辅助指标加以利用,该法可为类似软岩路基的质量控制和检测提供重要参考。     

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。     

干湿循环效应对风化泥岩性质影响的试验研究

风化泥岩除了一般泥岩的崩解性质以外还受季节性气候的影响,其强度具有明显的变动特性。如果能够得到风化泥岩的强度随干湿循环的变化规律,可为实际工程需要提供可靠的数据,具有重要的理论意义和工程意义。因此对广西南宁柳南路段高速公路的风化泥岩进行干湿循环的试验研究,包括干湿循环条件下的直剪试验和CBR强度试验,实验结果表明：由于干湿循环破坏了土的原有结构,使泥岩结构崩解,凝聚力减小,从而导致风化泥岩的抗剪强度和CBR强度逐渐减小,并且减小趋势随循环次数的增多而减小,内摩擦角也会稍微减小,抗剪强度的衰减主要体现在前两次干湿循环过程中,其粘聚力和内摩擦角在前两次循环中递减的厉害,但是在后几次循环中变化不大;干湿循环过程中风化泥岩的膨胀率随循环次数逐渐减小,这点是因为风化泥岩结构在崩解的过程中趋于稳定,而且如果有上覆压力的作用时,膨胀率会更小。     

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。     

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。     

考虑荷载及干湿循环作用的炭质泥岩崩解特征试验

针对炭质泥岩遇水易软化、破碎及崩解的特点，以广西六寨-河池高速公路沿线的炭质泥岩为例，开展荷载及干湿循环共同作用下炭质泥岩崩解特征试验，并采用扫描电镜、X线衍射等方法系统研究炭质泥岩崩解过程中颗粒的形态、质量、粒径分布特征，进而探讨炭质泥岩崩解机理。试验结果表明：随着干湿循环次数的增加，炭质泥岩崩解宏观上表现为大粒径崩解物逐渐消失，小粒径崩解物的含量逐渐增大，微观上表现为黏粒逐渐脱落并流失，片状结构逐渐转化为细长针状结构，同时孔隙不断扩大，直至贯通；炭质泥岩第1次干湿循环过程崩解最为强烈，5次干湿循环后崩解趋于稳定，试样的不均匀系数及曲率系数均随循环次数的增加呈先上升随后逐渐稳定的趋势，相同循环次数下，荷载越大，不均匀系数及曲率系数越大；炭质泥岩崩解程度高，最终崩解率均大于30%，荷载越大，最终稳定时的崩解比越低，分别为50.68%、50.07%、41.09%及35.95%；炭质泥岩崩解具有分形特征，分形维数在前5次干湿循环过程中不断增长，之后逐渐趋于稳定，干湿循环次数相同时，分形维数随荷载的增加而增大。研究成果可为炭质泥岩路堤稳定性分析及工程实践提供参考。     

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。     

炭质页岩填料利用与路堤结构设计研究

针对某公路炭质页岩填料利用与处治难题,开展炭质页岩崩解软化机理分析与路用性能试验,分析填料强度的湿化衰减特性。试验结果表明：炭质页岩的微观结构、亲水矿物、含硫矿物是造成其易崩解软化、植物难以生长的主要原因;经历2次干湿循环后炭质页岩崩解已大部完成,随着干湿循环次数的增加,炭质页岩崩解率逐渐稳定在12%左右;炭质页岩填料中石料含量对密实度的提高影响不大,但对填料承载比CBR值的提升非常显著,CBR值随含石率的增加近似呈线性增长;中风化炭质页岩填料浸水前的工程性质较好,受水浸泡6小时后填料回弹模量衰减41.5%,受水浸泡24小时后填料回弹模量衰减47.0%。并探讨公路路基炭质页岩利用部位及其典型结构形式。     

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。     

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。     

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。     

黄淮地区粉土填料长期路用性能试验研究

为研究黄淮粉土的长期路用性能,开展了基本物理性质、标准CBR试验、平衡湿度和干湿循环条件下的CBR试验研究.研究表明:压实度为93.00％时,黄河粉土和淮河粉土的标准CBR值分别为7.42％,4.60％,平衡湿度下黄河粉土和淮河粉土的CBR值分别为13.39％,19.41％;随着干湿循环次数的增加,黄淮粉土CBR值都逐...     

页岩填料在肯尼亚蒙内铁路中的适用性研究

为验证肯尼亚蒙内铁路工程挖方段页岩作为陆域填料的适用性，对不同深度的页岩进行界限含水率、自由膨胀率、崩解性和软化的试验研究，确定页岩是否具有作为填料的稳定性。结果表明:①上层0.0~3.0 m深度内页岩含有一定量亲水性矿物，具有膨胀性，不适合作为陆域填料使用，下层3.0~23.5 m深度内属弱风化和微风化页岩，破碎后不具有膨胀性；②下层3.0~23.5 m内页岩具有一定的崩解性，随着干湿循环次数的增加，页岩将会发生崩解，但崩解产物颗粒级配趋于稳定，崩解后小于0.075 mm的细颗粒含量大于20%；③对下层3.0~23.5 m内页岩进行CBR试验，试样在浸水状态下14天后的CBR值大于6%，满足作为陆域填料的要求。研究结果验证了蒙内铁路3.0~23.5 m深度内页岩作为陆域填料的适用性。     

龙马溪组页岩特性及用作高速公路路基填料的试验研究

对渝东南龙马溪组黑色页岩的地质构造、矿物组成、结构特征、工程特性和用作公路路基填料的适应性进行试验研究。结果表明:龙马溪组黑色页岩室内状态崩解性差，而干湿交替环境下易风化崩解破碎，不能用作过湿土路基的基底换填材料；尽管页岩大部分的物理力学指标满足现行规范对路基填料的相关要求，但其饱和单轴抗压强度不能满足路床填料的强度要求；试验路段验证结果显示岩块颗粒间黏结性差，碾压后的岩屑碎块不易固（板）结；承受路面荷载后，岩块颗粒间易发生错动，尤其是潮湿环境下，更易出现粒间错动，因此，该种页岩不能直接用作路床填料。     

路基水盐迁移及其对路用性能的弱化影响研究

针对盐渍土地区的高速公路填料，采用自制冻融循环试验装置进行了冻融循环作用下砾类土路基水盐迁移试验，结果表明:距路基顶面20 cm以下的中上部土层为主要的“聚盐层”，此高度范围主要发生盐分迁移和“水去盐留”的蒸发聚盐过程。分析了细粒含量对砾类土路基冻融循环冻胀变形量和压实度衰减率的影响，细粒含量越高，路基冻融变形量越大，压实度衰减率越大。土样经过冻融循环后，其回弹模量和CBR显著降低，冻融循环引起的路基次生盐渍化导致其路用性能的弱化。从减少毛细水和盐分迁移、减缓路基压实度衰减和冻胀角度出发，季节性大温差极端环境下强盐渍土地区砾类土路基填料应将细粒含量控制在10%以下。     

干湿循环下泥岩结构与强度破坏研究综述

干湿循环作用是水-岩作用的一种，它使泥岩变形，产生裂缝，致其结构损伤，这种损伤不断积累，泥岩最终发生崩解，进而造成强度衰减。泥岩作为滑坡的岩体类型之一，研究其在干湿循环作用下的结构劣化和强度衰减规律对分析库岸边坡和路基的稳定性有积极作用。通过多篇文献中对泥岩在干湿循环条件下的综合研究，从宏细观分析了泥岩的结构劣化机制，并总结了泥岩在干湿循环条件下的强度衰减规律及其与泥岩结构劣化的内在联系。