预崩解处理后炭质页岩路用性能试验研究

炭质页岩在公路建设中广泛存在,对其路用特性进行试验研究并进一步在工程中用作路基填料具有十分重要的工程意义。该文依托广西六(寨)-河(池)高速公路,在沿线3个工点取炭质页岩岩样进行试验分析,首先模拟现场干湿循环条件使岩样崩解完全,然后分别对崩解形成的填料进行化学成分分析、基本物理特性试验及CBR试验,判断预崩解后炭质页岩用作路基填料的适用性。最后从中选出适宜的填料开展压缩试验、三轴剪切试验及考虑浸水条件的直剪试验。由试验结果可知,崩解后炭质页岩为中压缩性土,抗剪强度较高,但受水浸湿后强度显著降低。用于路堤填料时应注意对其进行充分碾压,压实度不应低于93%,并且应防止路面开裂导致地表水入渗,同时加强排水。     

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。     

基于动力试验通平高速红砂岩路基处治研究

在湖南省高速公路建设中存在大量红砂岩填料,该类岩石具有崩解特性,其施工质量难以控制。结合湖南通城至平江高速公路工程中遇到的红砂岩地质情况,开展红砂岩工程力学性质及现场试验,掌握该地区红砂岩的工程特性,开展红砂岩路基填筑施工工艺现场试验及动力试验,试验结果表明：通平高速红砂岩属于Ⅲ类红砂岩,但仍会崩解,故不能作为填石路堤对待;下路堤采用＂光静1遍＋羊静1遍＋羊振4～5遍＋光振1遍＋光振1遍＂能将红砂岩最大粒径控制在25 cm以下的能力,上路堤采用以下二次钯压工艺可将红砂岩填料颗粒破碎至20 cm以下,均能满足设计要求;考虑到上部动力荷载的影响深度,路床96区路基不能采用红砂岩直接填筑,应使用符合规范要求的适应性材料或改良土填筑。     

炭质页岩路堤变形特性研究

炭质页岩组成复杂且具有遇水软化崩解特性,导致其用于路基填筑材料时工程性质差和不稳定。对炭质页岩组成成分、物理力学性质、承载比等路用性能进行试验研究,通过三轴剪切排水试验模拟炭质页岩填料路堤应力——应变特性,得到炭质页岩路堤填料Dun-can-Chang模型参数。利用大型有限元计算软件ABAQUS二次开发模拟不同压实度下路堤沉降规律。研究表明:崩解稳定的炭质页岩完全可用作下路堤填料,且随着压实度的提高,路堤沉降量呈减少趋势,并与实测数据对比,两者较为吻合。     

公路盐岩路基填筑技术及压实工艺研究

基于盐岩的物理力学试验成果，对干盐湖地区公路路基填筑技术方案进行了研究，并对“两铺一压”和“两铺两压”2种盐岩路基压实工艺进行了分析。结果表明：“两布一膜复合土工布作为隔断，隔断层以下采用盐岩填筑，隔断层以上采用砂砾土填筑”的路基填筑方案经济性好，能够满足公路路基的各项技术指标要求。压实工艺上，2层虚铺、2次压实的压实效果虽优，但因地基承载性差易导致基底破坏，盐岩压实推荐采用2层虚铺、1次压实控制的工艺。经过试验段检测，盐岩填料的松铺系数位于0.94～1.44之间，其中“两铺一压”路床顶松铺系数离散度小，压实效果较好。盐岩填料压实后的弯沉值满足路床顶部低于160(10^-2mm)的要求，K30载荷板试验满足地基系数不低于110 MPa/m的要求，研究提出的盐岩填筑方案和压实工艺可为干盐湖集料缺乏地区路基工程建设提供参考。     

基于分形机制的红砂岩路基填筑现场试验研究

红砂岩的软化和崩解是具有复杂机制的物理现象。本文结合湖南通城至平江高速公路工程中遇到红砂岩,基于红砂岩崩解过程的分形机理,针对红砂岩崩解过程中的颗粒及其分数维变化特征,建立红砂岩完全崩解的分维数指标,并开展现场试验。试验结果表明：通平高速公路红砂岩属于III类红砂岩,但仍会崩解,故不能作为填石路堤对待;红砂岩崩解颗粒及其分数维变化的临界值最后稳定在2．6—2．7之间;采用“光静1遍＋羊静1遍＋羊振4—5遍＋光振1遍＋光振1遍”处治的红砂岩下路堤最大粒径控制在25cm以下的能力,弯沉满足设计要求;路基中的红层填料的分数维基本满足2．6—2．7要求,采用该工艺处治后的红砂岩路基崩解已经趋于完成,可用于93区填筑。     

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。     

高速铁路花岗岩全风化物填料改良试验研究

花岗岩系为主的侵入岩全风化物，是一种具有特殊物理力学特性的特殊土，遇水具有崩解性，用作路基填料时，雨季易发生压缩变形、边坡冲刷等病害。通过室内试验研究了花岗岩系全风化物及其物理改良填料的工程性质，并在某高速铁路进行了现场填筑试验。试验结果表明，全风化物改良填料的物理力学性能能满足高速铁路路基工程的要求。     

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。     

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。     

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。     

朔黄重载铁路路基病害段路基填料试验分析

结合朔黄重载铁路某一路基沉降病害段的现场调查,并通过室内外试验分析表明:病害段路基所用填料为砂黏土,水稳性很差,不适宜作为重载铁路路基填料;路基填土压实度偏小,压实标准(地基系数K30)低于80 MPa,不满足要求。路基产生过大沉降的原因主要有线路运营量上升,填料本身材质不适宜作为路基填料,另外施工质量也是导致路基病害的主要因素。同时,提出在路基沉降变形控制要求高的线路,填料的水稳性在设计与施工中应予以考虑。     

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。     

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。     

低强度多孔玄武岩铁路路基填料可行性研究

针对浙江嵊县组气孔玄武岩抗压强度低,差异较大,经现场填筑试验表明不能直接用作铁路路基填料的问题,结合填筑试验结果和本地区多孔玄武岩特性进行分析研究,设计低强度多孔玄武岩用作铁路路基填料的改良方案。研究出一套广泛适用的路基填料改良效果评价体系,指导路基填料改良实施与评价。     

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。