低压实标准下黄泛区高液限黏土路基力学性能研究

黄河下游冲淤积在山东形成了大量特殊的高液限黏土,由于沿线平原区路基填料极度匮乏,若弃之不用将造成极大损失。通过室内试验,获得了黄泛区高液限黏土的物理与力学特性,揭示了该类土的压实机理及不同含水率与压实度状态下的强度与模量变化规律,发现含水率达到23%、压实度不低于90%时,土体具有较高的模量和抗剪强度。室内模型试验表明:尽管路堤按照低标准进行压实,但其承载能力不低于300 kPa;且路基以弹性变形为主,占总变形的80%左右,塑性变形处于较低水平,土体近似表现出不排气、不排水的封闭"弹性变形体"特征。最后,基于现场碾压试验,提出了路堤区高液限黏土的碾压标准和碾压工艺,即当路堤区控制含水率不超过最优含水率w_(opt)+6%、压实度高于90%且上路床经过6%生石灰处置后,路基弯沉和沉降可满足规范要求。     

含水率和压实度对含粘砂土路基回弹模量的影响研究

采用回弹模量仪和不排水不排气非饱和土三轴仪两类试验仪器,对路基非饱和含粘砂土进行了6个不同含水率、5个不同干密度和压实度的回弹模量试验。试验表明:压实度对路基土回弹模量有较大的影响,最大可相差2倍;含水率对路基土回弹模量影响程度更大,含水率不同的两个试样,路基回弹模量相差接近于5倍。根据试验结果,给出了含水率、压实度与路基土回弹模量之间关系的函数表达式。     

兰新高速铁路戈壁土路基填料压实特性研究

通过兰新高速铁路第二双线路基试验段戈壁土现场填筑试验及室内土工试验,研究了戈壁土的颗粒组成、颗粒级配、粗颗粒含量P5、细颗粒含量、含水率控制对压实效果的影响。结果表明,对于高速铁路路基填料,其不均匀系数:基床以下路堤Cu≥15、基床底层Cu≥20为宜;随着填料中粗料含量P5的增大,填料的干密度增大,当粗料含量在70%左右时达最大;含水率大小对粗粒土的压实效果的影响,主要由填料中细粒含量(d≤0.075mm)的多少而定。     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验,分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明：非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律,尤其当土体压实度较低时,滞后规律更为显著;法向应力及含水率提升,非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化,逐步转化表现为硬化特征,这一特征随土体干密度的提升而更加明显;随土体样本含水率提升,非饱和粉土黏聚力逐步下降,将这一规律进行线形拟合,整体拟合曲线表现为折线特征,且转折点与最佳含水率高度重合;含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律,同等含水率水平下,土样干密度越大,内摩擦角也相对更大。     

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。     

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。     

季冻区路基土抗剪强度指标变化规律研究

对试验路路基土进行室内不同条件下的快剪试验,分析含水率、压实度和冻融循环次数对3种不同类型土体抗剪强度指标的影响。结果表明:冻融循环作用能够使土体粘聚力降低,内摩擦角增大,其中粉质粘土的粘聚力受冻融作用影响最大,且各类土内摩擦角值在冻融作用下的增幅不大,经过6次冻融循环后,各类土体的抗剪强度指标趋于稳定;随着压实度的增加,各类土粘聚力和内摩擦角值都有不同程度的增加,且压实度对砂性土粘聚力和低液限粘土内摩擦角的影响最为明显;随着含水率的增加,土体粘聚力和内摩擦角都会降低,且粉质粘土的粘聚力和内摩擦角受含水率的影响最大。     

季冻区路基土回弹模量影响因素分析

通过对黑龙江省内3条试验路段进行路基含水率调查,并选取黏性土、粉质土和砂性土3种有代表性的路基土,采用承载板法对所选土样进行室内回弹模量试验,分析其和含水率、压实度及冻融循环次数之间的关系.结果表明:3条试验路段路基平均含水率均大于最佳含水率;3种土样的回弹模量对含水率变化的敏感性非常大,都随含水率的升高而降低;土样回弹模量随压实度的降低而降低;冻融作用对土样回弹模量有衰减作用,但6次冻融之后,回弹模量值趋于稳定;3种变量对砂性土回弹模量的影响较黏性土和粉性土小.基于以上结论,建议对在用道路的排水设施及时进行检测及养护;在季冻区路面结构设计时,建议选取6次冻融之后的回弹模量作为路基强度设计值.     

黄泛区粉土冲击碾压动力特性研究

黄泛区粉土含水率高、强度低、普通压实机械难以压实,因此选择冲击碾压设备对黄泛区粉土路基进行压实。为研究冲击碾压动应力传播规律,该文对冲击碾压加固黄泛区粉土进行现场试验,通过在现场布设土压力盒等监测设备,研究动应力随时间、深度和横向距离的变化规律。结果表明:动应力随时间呈对称分布;动应力随着深度增加而逐渐减小,0~1.6m内递减较快,超过1.6m后递减较慢;动应力沿横向1m范围内衰减速率较快,横向1m位置处衰减率最高可达83%;当碾压15遍时,动应力达到最大,超过15遍后,动应力有所衰减。研究结果对冲击碾压技术在黄泛平原区路基压实有一定指导作用。     

山区高速公路高填方路堤压实工艺探讨

公路建设中对高填方路堤、路床、填挖交界路基采用冲击式压路机进行冲击碾压,在提高路基压实度及减少路堤工后沉降方面取得了较好效果。粤赣高速公路通过现场试验,比较了常规压实设备BM 18T和大吨位YZTY22T的压实效果,得到了提高碾压工作效率的工艺参数和方法;同时通过对比冲击压实与大吨位压路机压实的工作效率和补强有效影响深度,确认了采用大吨位压实设备进行厚层压实和路堤压实度补强的可行性。     

黄土路基双灰桩联合电渗法排水试验研究

非饱和黄土路基由于增湿会产生附加变形,降低路基强度。为研究非饱和土排水过程中含水率、离子含量、土体强度的变化规律,提出了双灰桩联合电渗法的排水技术,采用自主设计的试验系统进行了室内模型试验。试验表明:通过双灰桩联合电渗法使非饱和黄土路基内部的水分产生向双灰桩侧的迁移,含水率平均下降15 %;两侧双灰桩中的Ca2+等离子向土体内部迁移,结合双灰桩的膨胀挤密作用以及胶凝反应,提高了路基土体的强度,对路基产生一定的加固作用。     

干湿路径对路基压实土剪切模量的影响规律研究

为探究气候变化诱发的路基土水分迁移对其力学性能的影响，在最优含水率和平衡含水率之间制备不同初始压实含水率的试件，经历干燥或湿润过程以模拟现场路基土的水分迁移，在此基础上进行非饱和土常含水率三轴剪切试验，分析其含水率、干湿过程、围压及孔隙比等因素对土体剪切模量的影响规律。结果表明:在最优含水率与平衡含水率之间，剪切模量与含水率具有良好的幂函数关系，且剪切模量随含水率的增加而减小；在相同含水率的条件下，由湿变干的剪切模量值比未经干湿变化的大，由干变湿的剪切模量值比未经干湿变化小；剪切模量随围压的增大略有增加，但较含水率及孔隙比而言，围压对剪切模量的影响较小；孔隙比越小，剪切模量越大，且含水率变化对剪切模量的影响在孔隙比较小时表现更加显著。     

高速公路拓宽拼接处差异沉降机理与控制综述

叶集至信阳高速公路位于黄淮冲击平原和大别山区,路基主要为高液限粘土、膨胀土,即沿线取土场填土CBR值不能满足筑路要求,通过对路基上路床石灰改良土施工工艺、不同龄期压实度检测和不同龄期击实试验,研究了路基填土掺灰改性后干密度值存在随龄期变化的现象。     

考虑吸附结合水影响的高液限土路基压实度控制标准

为了确定用高液限土直接填筑高速公路下路堤时压实度控制的下限值,选取海南高液限土,并以长沙黏土质砂为对比样,开展基本物理性质、电镜扫描、重型湿法击实、浸水CBR和非饱和固结试验;利用容量瓶法测定土样的吸附结合水含量;分析吸附结合水对高液限土击实特性、强度、水稳性和压缩性的影响;将吸附结合水视为土中固相的一部分,提出并论证高液限土压实度控制下限值计算式。研究结果表明：海南高液限土含有大量微孔隙和叠片状结构的黏土矿物,吸附结合水的能力远强于黏土质砂;吸附结合水含量与塑限密切相关,约为塑限的85.3%;吸附结合水作用使高液限土相对黏土质砂而言最佳含水率偏高,最大干密度偏低;当初始含水率低于吸附结合水含量时,高液限土CBR试件浸水后的膨胀量显著增大;吸附结合水对高液限土在高含水率状态下仍能保持一定CBR强度和低压缩性起到了积极作用,并可在路基运营期内始终保持稳定;采用高含水率的高液限土填筑下路堤时,其压实度控制下限值并非定值,而是与其吸附结合水含量和最佳含水率相关,前者越大于后者,压实度控制下限值越低。研究成果可为高液限土路基设计与施工及相关技术标准的制修订提供参考。     

初始状态对膨胀土变形规律的影响

针对不同初始含水量和初始干密度的中弱膨胀土和石灰改性膨胀土,对上覆压力作用下的变形规律进行了试验研究,得到了其膨胀变形随稠度状态的变化规律。结果表明,稠度状态可以较好地预测上覆压力与线膨胀率之间的关系;稠度状态对膨胀土的影响很大,对同一种膨胀土和其石灰改性土有所不同,随着灰剂量的增加和上覆压力的增大,稠度状态对改性土影响逐渐变小。因此,在膨胀土路基施工过程,应合理考虑上覆压力和稠度状态来分层控制路基的压实。路基下基层可以适当提高填筑的稠度状态,上基层采用相应较低的稠度状态填筑,以减少膨胀率及膨胀力对路基造成的破坏。     

红层软岩高填方路堤工后沉降数值模拟

依托云南楚姚高速公路红层软岩高填方路堤工程,建立典型边坡断面模型,对路堤工后长期沉降进行数值模拟。结果表明：路面最大沉降和最大不均匀沉降随压实度的增大呈现出减小的趋势,随着含水率的增加呈现出“先减小后增大”的趋势。因此,适当增大填料的压实度,使用非饱和（最优含水率）状态的填料,可以较好地控制高填方路堤的长期沉降,达到规范要求的质量控制标准。同时,进行高填方区域堆载预压,完成路基早期工后沉降,可减少通车后的长期沉降。堆载高度的选择应综合考虑成本和效益,根据填方高度和现场条件,选择合适的堆载高度。     

毛细阻滞型路基湿化病害中吸力分布规律

路基中的水分运移是引起公路湿化病害（工后沉降、差异沉降以及承载特性变化）的主要原因。然而,现有路基处理加固方式均属于内在处理,不能从本质上解决水分运移引起的病害,不仅增加成本,并且其长期性能尚不清楚。针对现有非饱和路基的内部水分运移规律进行研究,根据非饱和路基水分运移规律,一种新型路基形式被提出。在路基填土边坡上添加毛细阻滞层,进而有效减小路基中的水分运移。基于CODE_BRIGHT软件,通过比较有无毛细阻滞层的孔隙水压力和体积含水率分布,验证了毛细阻滞层在非饱和路基中的可行性。结果表明,毛细阻滞层下的路基,基质吸力变化明显减少。其影响范围缩小了80％,影响深度仅涉及到路基顶部．基质吸力的变化仅占普通路基的13％。根据吸力变化趋势可以预见,毛细阻滞层可以有效地降低路基的工后沉降和不均匀沉降。     

湿热地区高地下水位下低填路基平衡含水率的波动效应

以福建省典型气候和路基土为例,采用理论分析、数值模拟和室内模拟试验三种方法,分析温度引起路基平衡含水率的波动效应.结果表明:考虑温度效应的路基平衡含水率公式计算结果与数值模拟结果接近;福建省路基平衡含水率最大波动范围在2％以内;路基平衡含水率随温度与压实度的增加呈下降趋势.说明采用考虑温度的基质势间接反映温度势的影响,...