高速公路土石混填路堤现场压实试验研究

结合某高速公路工程,对土石混填路堤展开现场压实试验,研究在不同碾压遍数和不同填铺厚度下土石混填路堤的竖向沉降、水平位移、基底竖向应力等的变化规律。结果认为：路堤的累积沉降量随碾压遍数的增加表现出先呈快速增长后逐渐稳定的特征,并且在相同铺填厚度下的差异沉降量随碾压遍数的增加而逐渐减小;水平位移和基底竖向应力也表现出与累积沉降量相似的变化规律,但水平位移量明显比沉降量小很多。通过对试验结果的分析,获得了最佳松铺厚度、碾压遍数等压实工艺参数,为该高速公路路堤施工提供了合理的指导。     

土石混填路基压实度影响因素分析

在现场压实试验的基础上,采用相关分析和多元线性回归模型对影响土石混填路基压实度的各因素进行了分析,并得出压实度多元回归方程。分析结果表明,对于含石量小于40%的土石混合料,含水量是影响压实效果的最重要的因素,其压实特性与纯土类似,且随含石量、5~10 mm颗粒含量、大于10 mm颗粒含量的增加,土石混填路基的压实度均有一定程度提高。     

土石混填路基沉降变形特征的离心模型试验研究

为了揭示土石混填路基的沉降变形特性,为设计和施工控制提供依据,进行了不同含水率、不同压实度和不同颗粒组成土石混填路基的离心模型试验,再现了土石混填路基的沉降变形性状。试验结果表明,路基沉降随压实度的降低和含水率的增加而线性增大;路基顶部从中线到路肩,沉降量逐渐减小,但水平位移逐渐增大。路基边坡顶部随路基沉降发生沉陷,但在1/3~2/3高度处,边坡的水平位移达到最大值,产生向外侧的变形。     

适用于土石混填路基的智能压实技术应用研究

土石混填料为山区公路路基填筑最主要的原料,由于土石混填料级配差、不稳定等特点,难以控制土石混填路基压实质量。智能压实技术本质上是根据监测的振动响应获得智能压实测量值,识别或评估压实质量,并实现碾压过程的动态监控。针对土石混填路基压实质量常规评价指标的不足,文中研究适用于土石混填路基的智能压实测量值指标,依托某高速公路土石混填路基填筑工程,设立试验段对智能压实测量值指标进行标定;与常规验收方法建立相关性,计算得到控制目标值;以分析智能压实指标的应用效果,指导工作应用。     

不同含石量下土石混合体的剪切特性研究

土石混合体作为一种优良的填料被广泛应用于路基填筑。为研究含石量对土石混合体抗剪强度的影响，利用大型直剪试验，分析不同含石量下土石混合体剪应力-剪切位移曲线及抗剪强度的变化规律。结果表明:当含石量≤20 %，试样为密实悬浮结构时，剪切过程呈应变硬化，抗剪强度随含石量增加变化不明显；当20 %＜含石量≤50 %，试样为密实骨架结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化，粗粒土之间的咬合逐渐增强，内摩擦角和黏聚力增加较大，含石量在50 %左右，抗剪强度达到最大；当含石量＞50 %，试样为骨架空隙结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化-应变硬化，内摩擦角和黏聚力均出现下降。     

高填方土石混合路基压实质量控制技术研究

土石混合路基具有各向异性的特点。文中依托实体工程,分析土石混合路基填料的特点,引入沉降差控制与瑞雷面波测试,开展高填方土石混合路基压实质量控制技术研究。结果表明,随着压路机碾压遍数的增加,相邻两遍碾压沉降差下降,碾压超过5遍时,部分测点沉降差呈上升状态,同时沉降速率变缓,沉降值总体趋于稳定。现场试验得出18 t压路机在碾压填石路基4遍后效能大幅度降低,采用32 t压路机进行补压后路基压实度满足设计要求;26 t压路机碾压5遍后路基压实质量满足要求。     

土石混填路基压实度检测新方法研究

土石混填路基压实质量的控制一直是一个难题,利用一般的压实度检测方法存在许多局限性与不足。首先基于快速静载试验,建立静载试验荷载—变形曲线与土石混填体密实度之间的理论模型;然后进行了室内模型试验,制作了各种形状及尺寸的探头,在不同含石量、不同压实度的路基上进行了试验,探讨了快速静载试验中各种影响因素的敏感程度;最后通过实验所得到的快速静载试验曲线,确定了合理的加载方式,探头形状及尺寸,提出了基于快速静载试验的土石混填路基压实度检测新方法,该方法具有可行性与合理性。     

土石混填路基压实度检测新方法研究

土石混填路基压实质量的控制一直是一个难题,利用一般的压实度检测方法存在许多局限性与不足。首先基于快速静载试验,建立静载试验荷载—变形曲线与土石混填体密实度之间的理论模型;然后进行了室内模型试验,制作了各种形状及尺寸的探头,在不同含石量、不同压实度的路基上进行了试验,探讨了快速静载试验中各种影响因素的敏感程度;最后通过实验所得到的快速静载试验曲线,确定了合理的加载方式,探头形状及尺寸,提出了基于快速静载试验的土石混填路基压实度检测新方法,该方法具有可行性与合理性。     

土石混填路基安定行为的数值模拟研究

通过建立土石混填路基半刚性路面结构模型和正弦波荷载模型,以应变率为指标,确定增量破坏标准,考虑了含石量、荷载频率及荷载大小等因素,揭示了土石混填路基在循环荷载作用下的棘轮安定特性。研究结果表明:采用应变率作为安定界限指标,以8×10~(-5)(mm/mm)/cycle作为增量累积破坏荷载的临界值;土石混填路基在循环荷载作用下的应变率随含石量的增大而略有减小、随荷载频率的减小而有较明显增大、随荷载的增大而显著增加,其中荷载大小的影响最为显著。     

交通荷载下红层土石混填路基沉降特性研究

红层土石混填路基已广泛应用于西南地区线路建设。为弄清交通动荷载幅值与频率、含石量及车速对路基沉降的影响,以马边至昭觉段公路工程中的红层路基填料作为研究对象,开展室内模型试验与数值模拟。研究表明：红层土石混填路基沉降与荷载幅值呈正相关,与荷载频率呈负相关;以6秒为节点可将路基最大沉降分为大幅变化阶段与动态稳定阶段;路基沉降随含石量增大而减小,路基含石量由32.5%提升至45.5%时,沉降减少36.0%;车速对路基沉降影响具有随机性。     

土石混合填料压实特性的颗粒流模拟研究

采用正交试验，运用离散元程序PFC3D，研究了大、小块石含量、填料最大粒径在不同水平下，对土石混合填料压实特性的影响。研究结果表明:土石混合填料在循环荷载下，浅层填料位移大于深层填料位移，15个循环加载后，荷载对深层填料的作用较小。3种因素对土石混合填料孔隙率影响大小依次为大块石含量、小块石含量、最大粒径。填料孔隙率先随着大小块石含量的增加而减小，当块石含量大于25%时，孔隙率又逐渐增大。填料最大粒径也会对孔隙率产生影响，孔隙率随着填料最大粒径的增大而增大。     

土石混填路基土的化学加固试验研究

采用S型复合固化剂对土石混填路基土进行化学加固试验,分析了S型复合固化剂的作用机理。通过土石混填路基土的重型击实试验、CBR试验、渗透性试验与固结试验,研究掺加S型复合固化剂或石灰对土石混填路基土性质的影响。结果表明:加入石灰或S型复合固化剂后,土石混填路基土的最优含水率降低、最大干密度提高,随着龄期的延长,加固土的CBR逐渐增加,且都能有效减小土石混填路基土的渗透系数,提高土石混填路基土的压缩性能。总体上,S型固化剂使用效果优于石灰,对土石混填路基土有很好的路用性能。     

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。     

细粒土路基平衡密度状态分析

为掌握细粒土路基的平衡密度状态及其变化原因，统计分析9条高速公路路床顶部的压实度和含水率检测资料，对3条黄泛区高速公路路基的压实度、含水率以及1条高速公路的路基模量进行全断面深度检测，并开展非饱和细粒土的湿化试验和弹性恢复试验。现场实测发现：在役路基除了实测含水率较最佳含水率有0~13.8%的增加外，相应的压实度出现了0~10%的线性衰减；其中，路床区、上路堤以及受水位波动影响较大的路基底部的压实度降低十分明显，而下路堤上部区域压实度基本维持不变甚至有所增大；路基压实度的变化与土的含水率密切相关。非饱和土三轴试验结果表明：土体湿化过程中，吸水导致体积膨胀和压实度衰减；当路床土吸湿至平衡湿度（含水率为18%）时，土体压实度降低5.07%。弹性恢复试验结果表明：压实路基土因变形恢复导致路基密度衰减；低含水率、高压实度和低上覆荷载条件下的弹性恢复较大，压实路床土弹性恢复导致的压实度降低值最大为0.5%；综合湿化和弹性恢复结果来看，两者占黄泛区路床区压实度衰减总量（约7%）的79.6%；此外，路基剪切模量的原位实测值较相同物理状态下的室内重塑土结果平均高出了60.64%，表明运营多年的高速公路路基土具有一定的结构性。因此，既有路基的评价应该同时考虑路基湿度增加、密度降低以及土体结构性等综合因素。     

山区陡坡高填路基变形及稳定性研究

依托十堰某高等级公路高填方路基工程,采用数值模拟结合现场监测对三种施工方案的陡坡路基变形及稳定性进行研究。结果表明:陡坡高填路基沉降曲线呈“勺型”,路基各点沉降差异较大,采用开挖台阶和路基内部加铺土工格栅的措施对路基沉降量和沉降规律影响微弱;陡坡路基边坡水平位移先增加后减小,水平位移最大值出现在第二级边坡处,开挖台阶对路基边坡水平位移影响较小,采用路基内部加铺土工格栅的措施不仅有效减少路基边坡水平位移,还可增加路基整体稳定性。     

湿陷性黄土掺配煤矸石路基土石混合料路用性能试验研究

通过对宁夏地区产量丰富的煤矸石与黄土以不同的比例配制土石混合料,研究其作为高速公路路床土的基本性能,利用煤矸石的膨胀性和黄土的湿陷性的耦合作用,解决道路工程中存在的黄土湿陷性问题。试验结果表明:当煤矸石与黄土掺量相同时,土石混合料的最大干密度和最优含水率分别达到最大值1.78 g/cm3和最小值14.2 %;随着煤矸石掺量的增加,土石混合料的承载能力呈上升趋势,当煤矸石掺量为50 %时,CBR值达到9.6 %;随着黄土掺量的不断减少,土石混合料的膨胀量呈减小趋势;综合考虑,建议采用30 %以上煤矸石掺量的土石混合料作为路基的填筑材料。     

填方路基压实质量的电阻率成像诊断试验

为了更好地诊断路基质量状况,以山区道路建设中常见的土石混填路基为例,制作了路基内存在空洞、不均匀体以及不密实区3种不同病害的路基模型,采用电阻率成像检测法对病害模型进行了诊断测试,并对预设病害区域与电阻率成像诊断结果进行对比分析。结果表明:当路基内存在病害区域时,在路基的电阻率图像中会产生一个电阻率异常变化区域与之对应;预设病害区域的位置与电阻率异常变化区具有良好的对应关系,不同类型病害的电阻率异常变化幅度也不一致;采用电阻率成像诊断方法对路基压实质量进行检测和病害诊断是可行的。     

煤系地层陡坡路基失稳机理及处治方案研究

文中结合贵州省贵安新区某道路工程,对煤系地层陡坡路基失稳机理进行分析,认为滑带的形成及路基的加载是边坡失稳的主要原因。根据滑坡推力计算结果,采用以抗滑桩支挡为主体,辅以截排水系统、挡墙、浆砌片石护面墙的边坡处治方案。抗滑桩按抵挡住全部下滑力进行设计,通过Geo-Studio软件对抗滑桩的治理效果进行数值模拟,结果显示坡体内部位移最大值由2.0 m降至5.5 cm,稳定性系数由0.97升至1.687。边坡整体处于稳定状态,治理效果良好。