冻融循环下砾类土路基工程特性试验研究

为研究在冻融循环条件下，强盐渍土地区砾类土路基水盐迁移规律及其对路基路用性能的影响，以察格高速公路工程为依托，采用自制冻融循环试验装置，对砾类土路基进行模拟试验。结果表明:砾类土试样经设定的冻融循环后，其含水率由路基底层向上呈“由大到小”分布，且不同的循环周期规律相同。盐分在冻融循环作用下向路基上部迁移，盐分迁移量随冻融循环周期的增加而增加。高度在10~40 cm范围内主要发生盐分迁移，高度在40~70 cm范围内主要发生盐分迁移，并出现“水去盐留”的蒸发聚盐过程。砾类土试样经冻融循环后，其回弹模量和CB     

强、过盐渍土地区高速公路路基阻盐技术研究

依托察尔汗至格尔木高速公路工程试验段，分析总结了盐渍土地区盐分在路基中的迁移方式以及影响盐分迁移的因素。从隔断层铺筑、路基填料的控制、护坡道和排碱沟设置方面，研究了察尔汗盐湖区高速公路路基阻盐技术。现场阻盐效果检测结果表明:水、盐在砾类土路基内部迁移高度为50 cm，次生盐渍化临界高度为45 cm，未发现路基由于次生盐渍化引起的沉陷和不均匀沉降等病害；公路投入运营以来，经历过两个雨季和两个冻融期，路基和地基整体沉降量3个月为0～2 mm，采用的阻盐技术处治效果良好。     

路基水盐迁移特性及对路基路用性能影响的试验研究

为了探明公路路基水盐迁移特性及对路基路用性能的影响,依托青海察(尔汗盐湖)格(尔木)高速公路察尔汗盐湖区段路基工程,以察尔汗盐湖区段沿线的含砂低液限粉土、粉土质砂、砾类土为研究对象,开展毛细势作用下非饱和土路基水盐迁移及路用性能室内试验研究,揭示在毛细势作用下强盐渍土地区公路路基水盐迁移规律,明确不同填料路基毛细水的上升高度与盐渍化程度,以及次生盐渍化对路基路用性能的影响。研究结果表明:含砂低液限粉土(非盐渍土)、含砂低液限粉土(弱盐渍土)与砾类土路堤毛细水最大上升高度分别为85、75和55 cm,有害毛细水上升高度分别为60、40和45 cm,次生盐渍化高度分别为50、30和45 cm;随含盐量的增加,粉土填料CBR值整体上呈减小趋势,而砾类土路堤填料CBR值呈现出先增大后减小的趋势,验证了水盐迁移造成粉土和砾类土路基路用性能的降低,但次生盐渍化对粉土路基路用性能的影响更甚。     

粗粒盐渍土路基水热盐力耦合方程修正及试验验证

为了研究粗颗粒硫酸盐渍土路基中的水盐迁移机理及路基内隔断层设置对水盐迁移的影响效果,并建立水盐迁移与路基盐胀、融陷变形的联系,基于非饱和土渗流和热传导理论,考虑水盐相变对水分场、温度场、盐分场和应力场的影响,分别针对已建立的水分场、温度场、盐分场进行满足粗颗粒硫酸盐渍土路基工程特性的修正,进而建立了适用于粗粒硫酸盐渍土路基水、热、盐、力场的耦合微分方程组。利用COMSOL Multi-physics软件建立了盐渍土路基水-热-盐-力场耦合数值模型,并通过室内大型粗颗粒盐渍土冻融循环试验结果对建立的数学模型的有效性进行验证。结果表明:在有地下水补给的冻融循环试验过程中,砾砂类硫酸盐渍土路基的低温影响敏感区域深度范围约为45 cm,土工布设置应综合考虑区域低温影响敏感深度和毛细水强烈上升高度;在毛细作用和温度影响下,砾砂盐渍土路基中的水、盐均向冷端迁移,其会导致土工布下方出现盐分聚集现象,其中硫酸根离子富集程度较强;隔断层可有效阻碍水盐纵向迁移路径,减弱水、盐向低温影响敏感区段迁移,从而达到减小路基盐胀、融陷的效果,同时减小路基变形的程度可以达到30%以上。     

大温差荒漠区路面拱胀及路基盐分迁移规律研究

为了探究大温差荒漠区路面拱胀与路基内部可溶性盐分毛细迁移作用之间的关系,从而进一步确定路面拱胀病害成因,首先对新疆南部地区拱胀病害典型路段进行了实地调查,通过现场开挖探坑、填料取样试验检测病害路段基层及路基内部盐的种类与含量。然后结合室内模拟试验,深入研究温度梯度和盐分梯度作用下路基填料内部水-盐迁移规律及含水量、颗粒级配、压实度等关键因素对水-盐迁移的影响,得到了各关键因素作用下水-盐迁移特点,并据此提出了阻隔路基内部水-盐迁移的方法。结果表明:拱胀病害产生原因与路基硫酸盐含量过高及道路结构层内部水-盐迁移有关;温度梯度变化对水分盐分重分布影响显著,在土基内部形成明显的“水盐补给过渡区”,而盐分梯度对水盐迁移的影响仅有温度梯度的17. 3%;初始含水量及土质类别对表层最终含盐量及含水量的迁移影响显著;初始含水量越大盐分迁移越明显,在表层集聚的含盐量越高;土体颗粒越细,水-盐迁移速度越快,盐分表聚现象越明显;压实度每增加1%,含水率减少0. 2%左右,含盐量降低约0. 06%;可选取风积沙阻隔路基内部水-盐迁移,厚度宜为40～50 cm,位置在路堤顶面以下30～50 cm。     

硫酸盐渍土水-盐-热-力四场耦合理论模型

针对硫酸盐渍土盐胀过程中较为欠缺的四场耦合理论,在已有的冻土三场耦合模型的基础上,建立了盐渍土水-盐-热-力四场耦合动力学模型。首先,基于水动力学模型和质量守恒定律,在水分场方程和盐分场方程中分别引入等效含水量和等效含盐量的概念,以此为耦合因子简化了水-盐-热耦合模型,不仅考虑了溶质扩散及水动力弥散的作用,还考虑了结晶盐-盐溶液相变(化学反应)对盐分迁移,以及结晶盐相变潜热对温度场的影响。其次,根据能量守恒定律,增加结晶盐的相变潜热,使温度场方程更符合工程实际情况。同时,在建立应力场方程时,盐胀部分由溶质的摩尔质量差进行计算,冻胀部分由原土中的部分水加上迁移来的水减去硫酸钠结晶所需要的水进行计算,从而推导出了应力与水分迁移、盐分迁移以及温度的关系,完善了盐渍土四场耦合理论。最后运用该理论模型,计算分析了新疆某公路盐渍土路基的盐冻胀变形过程。结果表明:计算所得地温规律、盐分迁移规律和盐冻胀规律与实测结果基本一致,计算与实测结果均表明,从秋末至来年春季,硫酸盐渍土路基经历了降温到升温的温度剧烈变化阶段,此阶段路基的变形过程可分为平稳区、缓慢盐冻胀区、剧烈盐冻胀区、盐冻胀变形滞后区、缓慢沉降区、剧烈沉降区6个部分。     

甘肃金永高速公路粗粒盐渍土试验研究

为研究粗粒盐渍土作为路基填料的适用性,同时也为类似盐渍土地区公路路基的设计和施工提供数据参考,对取自甘肃省金永高速公路二标的路基料和底基层料进行室内试验研究。本试验包括筛分试验、击实试验、化学分析试验和模拟季节交替变化的大型冻融循环试验。通过室内试验,得出该地区路基料和底基层料都为砾类土,属于硫酸盐渍土;七次冻融循环后路基料土样的盐胀率为0．14％,底基层料土样的盐胀率为0．19％。     

盐渍土路基盐-冻胀变形试验研究

在季节性冻土和盐渍土灾害地区,盐渍土的盐-冻胀(盐胀-冻胀)变形对道路路基造成很大的危害.南疆阿拉尔市城市道路建成后,盐渍土路基变形较为严重.为了确定盐渍土路基变形破坏的类型、原因及其发生机理,对变形破坏严重的道路进行路面变形量、路基不同深度地温,日平均气温及测区地下水位的季节变化进行现场监测试验,并对路基盐-冻胀变形进行了评价.结果表明:试验路段路基的变形属于盐-冻胀变形破坏,路基中的硫酸盐使水泥土稳定基层膨胀开裂和外部水分入渗路基产生冻胀是路基产生变形破坏的主要原因.     

基于高山草甸区季冻土的冻融变形特性影响因素研究

为了研究高山草甸区域贡觉~芒康公路路基土冻融变形特性的影响因素,基于室内冻融循环试验,分析了细粒组含量、初始含水率、冻融循环次数对冻融变形的影响规律及程度。试验结果表明:冻胀率、融沉系数均随细粒组含量、初始含水率及冻融循环次数的变化呈正相关趋势;设计路基土级配时,细粒组含量宜控制在19%以内,初始含水率控制在最佳含水率即9.1%左右;各影响因素对路基土冻胀率、融沉系数的影响程度分别为初始含水率细粒组含量冻融循环次数、初始含水率冻融循环次数细粒组含量。     

干旱地区某盐渍土路基变形特性试验研究

为得到某既有盐渍土路基变形特性,选取典型路段路基填料,开展室内盐胀试验及室内溶陷试验,在以上试验的基础上选取既有路基特定标段路基填料开展室内冻融循环试验.分别得到典型路基填料的盐胀性能、溶陷系数以及在冻融循环过程中的路基变形特性,验证了适用于盐渍土地区的路堤结构及构筑新方法的合理性,可为类似的工程问题提供借鉴.     

温度变化对粗粒硫酸盐渍土路基变形影响分析

粗粒硫酸盐渍土路基在环境温度变化下易出现盐胀、沉陷等变形问题，其对路基正常使用造成的影响不容忽视。针对此问题，依托伊朗德黑兰-库姆-伊斯法罕高速铁路项目，在施工现场选取试验段，开展路基温度、水分的长期监测，分析路基温度和含水率随时间的变化规律。在此基础上，利用自主设计的温度变化试验装置，采用现场路基填料，开展室内温度变化循环试验，对粗粒硫酸盐渍土的变形特性进行研究。结果表明：监测期间，试验段路基温度的敏感深度为0.22 m，深度为1.0 m以内的路基含水率变化较大；在9个周期的试验过程中，试样深度在20 cm范围内的温度和含水率随时间的变化更为显著，且随着试验温度的变化，试样温度的变化存在一定的滞后性；含盐量为1.5%的土样在第1，2次温度变化循环试验中表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.128 mm，而含盐量为3%的土样在前6次循环试验中均表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.232 mm；由于受到温度、冰盐相变、含盐量、土颗粒组成、试验周期等多重因素的影响，9个试验周期后，不同含盐量的试样最终均呈现沉陷变形，其中，含盐量为1.5%试样的最终沉陷变形量为0.585 mm，是含盐量为3%试样最终沉陷变形的5.42倍。该研究结果可为相关工程提供一定的技术参考和借鉴。     

寒区高速公路路基填料冻胀特性的试验装置及方法

共和至玉树高速是我国在青藏高原多年冻土区修筑的第一条高速公路,建成后对于维护边疆地区的稳定和促进藏区的发展具有重要的意义。提高冻土区路基的稳定性是保证公路良好运营的最基本条件,以共玉高速公路多年冻土区路基填料为研究对象,通过现场调查和室内试验相结合的方法,根据填料冻胀特性要求,按照粒径大小确定出了路基填料的分类标准;总结出了适用于多年冻土区路基填料冻胀特性的试验方法;确定了最适宜的粗细填料冻胀特性试样高度;根据得出的路基填料冻胀试验的最小的试样几何尺寸数据,设计并试制出了用于测试路基细、粗填料冻胀试验制备试样的两类试模,同时在试验中引入压实度的因素使试验与实际更为吻合,解决了现阶段无法解决的冻土区填料冻胀试验的难题,为以后开展路基填料冻胀特性试验研究工作提供了依据。     

季节性冻土地区高铁路基冻胀规律及防治对策研究

哈大高铁是世界上首条投入运营的新建高寒季节性冻土地区高速铁路。通过对哈大高铁路基冻胀监测数据综合分析，研究了路基冻胀发展变化规律，结果表明:路基冻胀发展包括初始波动、快速发展、稳定维持和融化回落期4个阶段，最大冻结深度普遍大于标准冻深；冻胀变形总体可控并趋于稳定，冻胀变形主要集中在表层级配碎石层，较高的路基含水率加剧了冻胀变形。建议后续路基冻胀防治应对设计冻深根据填料类别等因素进行修正，采用路基基床级配碎石掺水泥不冻胀整体结构，将冻胀观测结果作为沉降评估的重要依据。     

某公路冻害室内冻融试验分析

以国道109线某段工程为依托,通过现场地质环境调查、理论分析及室内试验等手段进行路基冻胀、融沉变形特性的研究.分析研究得到了路基土温度场、水分场和变形场的变化规律,并评价了不同条件下路基土的冻融变形程度,分析了不同细颗粒含量和含水率变化情况下土样冻胀变形规律.研究成果为地区路基冻害治理提供了依据,对路基填料的选择具有借...     

兰新铁路路基土冻胀特性试验研究

通过不同含水率、压实度和外部荷载的封闭系统冻胀试验,研究了兰新铁路路基土冻胀特性。试验结果表明,在封闭系统下土体是否冻胀与初始含水率有关;冻胀率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而减小,外部荷载对冻胀有抑制作用;基于试验分析提出了适用于兰新铁路的冻害防治措施是排水和隔水。     

温拌沥青混合料疲劳分析

采用耗散能法和现象法,分析温拌剂对沥青混合料疲劳寿命的影响。结果表明:在基质沥青混合料中加入EV温拌剂后,其疲劳性能总体变好;在基质沥青混合料中加入RH温拌剂后,其总体疲劳性能变差;在SBS改性沥青混合料中加入EV温拌剂后,其在高应变水平下的疲劳性能有所下降,但与热拌混合料疲劳性能相差不多。     

青藏铁路西格段路基土体冻胀试验研究

以青藏铁路西格段季节性冻土区路基冻害为背景,通过现场采集典型分布的粉质黏土,考虑温度、水分、盐分、压实度4个因素,进行室内冻胀试验,测试不同温度下路基土体的冻胀率,分析不同含盐量、含水率、压实度和温度下的冻胀试验数据。结果表明:对于不同压实度和含盐量的试样,冻胀率随含水率增加逐渐增大;随着含盐量的增加,土体的起胀温度逐渐降低,土体的冰点也随之降低;含盐量低于1.0%时,随着压实度的增加土体冻胀率呈增大趋势,含盐量为2.0%时,土体冻胀率不随压实度的变化而变化,进一步增大含盐量时,土体的冻胀率随压实度的增加     

季节性冻土地区客运专线路基工程防冻胀措施研究

季节性冻土地区路基冻胀和融沉使路基产生不均匀变形,破坏轨道的平顺性,已成为影响铁路运行速度和安全的重大隐患之一。解决路基冻胀问题是季节性冻土地区路基设计的关键。文中结合哈大客专铁路路基工程设计,对季节性冻土地区铁路客运专线路基工程防冻胀措施进行研究。     

冻融循环作用下黄泛区饱和含盐粉土动力性能及细观损伤演化规律

山东省黄泛区地处季节性冻土区，当地大量采用含盐粉土修筑公路路基，冻融循环作用后路基土动力性能受损，在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响，针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验，采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比，同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T₂谱曲线。研究结果表明：冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型，当冻融6次后骨架曲线趋于稳定；初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大，氯化盐含量小于12%时，随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大；阻尼比随动应变幅值增大增加明显，随盐分含量、冻融次数增加而增大；随冻融次数增多，T₂谱曲线主峰信号强度幅值减小，同时会产生横向驰豫时间长的波峰；T₂级配曲线趋于连续光滑，形态趋于相似，不均匀系数和曲率系数趋于稳定；无盐粉土T₂级配曲线的不均匀系数逐渐减小，并约稳定于5.6，曲率系数先减小后增大，并约稳定于0.986；当经历冻融6次后，随含盐量增加，T₂级配曲线不均匀系数先增大后减小，曲率系数先减小后增大。