击实频率对粗粒土干密度的影响研究

以哈齐客运专线路基填料和京石客运专线路基填料为研究对象,通过表面振动击实仪和振动台测定了粗颗粒土在不同击实频率时的干密度,分析了粗颗粒土最大干密度随击实频率的变化规律。试验结果表明:表面振动击实仪法的卓越频率区间为45~55 Hz,振动台法卓越频率区间为40~60 Hz;小于卓越频率时,随频率的增加干密度增大,大于卓越频率时,随频率的增加干密度反而减小。研究结果可为合理设计施工现场的振动压实机械提供依据。     

粗颗粒土击实特性试验研究

以优良路基填料级配碎石和细圆砾土为研究对象,通过自行改装的表面振动击实仪测定了粗颗粒土在干法、湿法以及在35 Hz和45 Hz击实频率条件下,不同击实振幅下的干密度,分析了干湿条件下粗颗粒土最大干密度随击实频率、击实振幅的变化规律。结果表明,采用湿法得到的最大干密度高于干法;存在一个最优的击实振幅,级配碎石最优击实振幅为1.4～1.6 mm,细圆砾土最优击实振幅为1.0～1.2 mm。小于最优振幅时,随振幅的增加,干密度增大;大于该振幅时,随振幅的增加,干密度反而减小。     

哈齐客专基床粗粒土填料击实特性研究

以哈齐客专基床粗颗粒填料为研究对象,采用表面振动击实仪研究了不同细颗粒含量条件下该填料的击实特性,探索了细颗粒含量对该粗粒土填料最大干密度及最优含水率的影响规律。结果表明,该填料的击实特征曲线中,细颗粒含量小于9%时表现为明显的双峰值规律;细颗粒含量大于9%时表现为单峰值规律。随细颗粒含量的增大,最大干密度呈现先增大后减小的规律,细颗粒含量为9%时取得最大值2.42 g/cm~3;最优含水率随细粒土含量的增加而增大,但增长速率逐渐变小。     

山区机场高填方碎石土压实性状研究

碎石土压实后具有强度高、变形小、渗透性好的优点,在高填方路基填筑中得到广泛应用.以贵阳龙洞堡机场飞行区扩建工程高填方体为工程背景,通过重型击实试验研究了碎石土的压实性状,得出了碎石土粗颗粒含量与干密度及最佳含水量呈二项式的关系,粗颗粒含量为81.25%时其干密度最大;通过理论计算出碎石土达到最小孔隙率时碎石的质量分数与试验值基本吻合,并通过可控含水量范围分析得出细颗粒含量越少,对含水量的敏感性越大,可控制范围越小的结论.     

兰新第2双线铁路路基戈壁土填料试验研究

以兰新第2双线铁路新疆地区试验段路基工程为依托,通过室内级配试验研究该地区戈壁土填料的级配特征、沿线的变化规律及其适用性;根据室内标准击实试验和现场填筑压实试验,研究粗料含量、颗粒级配、最大粒径、压实功能和松铺厚度等主要影响因素对戈壁土填料压实性的影响规律,提出填料的改良方案。试验和研究结果表明:该地区戈壁土填料颗粒粒径分布广,粒径不均匀,填料均缺失粒径1～2mm粒组;沿线由东向西使用的填料中粗粒填料的含量越来越多,最大粒径越来越大,最大干密度呈增大趋势,最优含水量和最密实时的孔隙率呈减小趋势;适宜的松铺厚度与填料最大粒径有关,最大粒径越大适宜的松铺厚度越大,但这时底层的压实效果较差,因此需要控制最大粒径;松铺厚度与地基系数之间呈反比关系;在其他施工工艺相同条件下,压路机吨位增大,地基系数和二次变形模量值显著增加。     

泡沫轻质土的浸水性能试验研究

通过对湿密度400~1 000 kg/m~3泡沫轻质土试样进行浸水、吸水和抗浮试验,研究了浸水条件下结构物所受浮力的变化规律和作为填充物时泡沫轻质土的抗浮能力与吸水能力。结果表明:当泡沫轻质土逐渐浸水至全部淹没,对上部结构产生的最大浮力与湿密度呈下开口的抛物线关系,当湿密度为700 kg/m~3时浮力最大;泡沫轻质土逐渐吸水使自身密度增加,对上部结构产生的浮力逐渐减少;作为填充材料且上部无结构重物时,为使泡沫轻质土不产生上浮,初始浸水体积与总体积的比值应小于一定的限值,此限值与湿密度呈线性关系;设计时应充分考虑水的作用时间;底部接触水面时,泡沫轻质土会从底部吸水从而使自身质量增加,质量吸水率随湿密度增大而减小。     

黏性地基土非饱和SWCC试验研究

针对合肥地区某非饱和黏性铁路地基土,利用非饱和土压力板仪进行考虑干密度和初始含水率的非饱和SWCC试验,结合Van Genuchten模型分析干密度和初始含水率对非饱和SWCC参数的影响特性。研究结果表明:随干密度的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会增大,而孔隙尺寸反映参数会变小;随初始含水率的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会减小,而孔隙尺寸反映参数会变大。     

粗颗粒土混合料最大干密度及压实度试验研究

采取表面振动与振动台两种方法测试粗颗粒混合料最大干密度.试验结果表明,同一种土湿土法测得的最大干密度明显大于干土法所测的最大干密度,表面振动仪法的振密效果要优于振动台法.通过高速铁路路基施工现场压实后路基干密度与室内最大干密度测试结果的对比发现,采用表面振动法测试所得最大干密度可有效地用于高速铁路路基压实度的评价.     

膨胀土与结构物接触面的力学特性试验研究

桩周土的性质是影响桩侧摩阻力最直接的决定因素。膨胀土具有吸水软化的特性,膨胀土中桩侧摩阻力的发挥受膨胀土性质的影响很大。通过改进的直剪仪,对12种不同含水量、不同干密度的膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验,研究膨胀土性质对接触面特性的影响。结果表明:膨胀土与混凝土块接触面的剪切曲线均呈加工软化型,其峰值剪应力、残余剪应力符合Mohr-Coulomb准则,因此可将膨胀土与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线;接触面切向刚度系数不随垂直压力而变化,但与膨胀土的性质有关,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;接触面的强度指标也随干密度的增加而增大,随含水量的增加而降低。     

膨胀土损伤增量规律试验研究

进行了原状膨胀土浸水及不浸水的三轴剪切试验过程的CT扫描。提出了密度损伤增量、空隙损伤增量和总损伤增量的概念。发现在剪切过程中随着轴向位移的增大,对于干土样,密度损伤增量开始缓慢地增大,当达到峰值强度后,密度损伤增量开始迅速减小;孔隙体积在一直增大,裂隙在不断扩展;膨胀土的总损伤增量随着剪切位移的增大开始有微小的增量,但是峰值强度过后,开始大幅度的减小,说明开始时,密度损伤增量占优势,且试样被压密,后来孔隙的发展占优势,直接导致膨胀土的破坏。对于湿样,密度损伤增量随加水量的增大呈先增加后减少的变化,空隙损伤增量随加水量的增加而增加,总损伤增量随加水量的增加呈先增加后减少变化趋势,说明后期膨胀占优势,最终导致试样的破坏。     

考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土修正PCHeave模型研究

针对我国严寒地区高速铁路路基填料和机场填方等工程具有严格的压实度要求,而考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土冻胀影响研究尚未有系统性的理论分析,采用理论与经验分析相结合的方法,基于冻胀弱敏感性土的孔隙比与渗透系数和未冻水含量之间的关系,建立考虑孔隙比的修正PCHeave模型。基于该模型分析孔隙比与冻胀量、冻结深度和冻胀率之间的关系,并进行试验对比验证。研究结果表明：孔隙比与冻胀弱敏感性土的未冻水含量之间存在很好的线性关系;冻胀弱敏感性土的冻胀量和冻胀率均随孔隙比先增大再减小,即存在一个最不利孔隙比使得冻胀量和冻胀率均达到最大值;冻胀弱敏感性土的冻结深度随孔隙比增大而逐渐增大;若仅考虑孔隙比对饱和渗透系数的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比显著增加,若仅考虑孔隙比对未冻水含量的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比减小,但减小幅度很小。冻胀弱敏感性土通常被认为不能产生显著冻胀,在一定孔隙比下也能产生较大冻胀,同时考虑孔隙比对饱和渗透系数与未冻水含量的影响要更合理。冻胀弱敏感性土的冻胀不能忽略孔隙比的变化,与试验结果对比,该模型能够较好地描述孔隙比对冻胀弱敏感性土的冻胀影响。     

桩筏基础桩土荷载分担比研究

为解决在传统设计方法中忽略筏基下土体承载力的问题,利用有限元分析软件ABAQUS建立带筏板的双桩模型,深入分析改变距径比、长径比、端间土模量比、桩间土弹性模量、筏板厚度、垫层厚度、垫层弹性模量对桩土荷载分担比的影响。计算结果表明:当距径比增大时,桩体荷载分担比逐渐减小;当长径比增加时,桩体荷载分担比随之增大;端间土模量比的改变对桩体荷载分担比影响很小;随着桩间土弹性模量的增大,桩体荷载分担比有明显变小趋势;筏板厚度对桩体荷载分担比影响不大;随垫层厚度增加桩体荷载分担比逐渐减小,且减小幅度逐渐减小最终趋于平缓;垫层弹性模量越大桩体荷载分担比越大。综合考虑对桩土荷载分担比影响较大的因素,总结归纳出桩体荷载分担比计算公式,其计算结果较为准确。     

重载铁路路基低液限粉土的动力特性

针对朔黄重载铁路路基不同饱和度的低液限粉土填料,开展了不同围压、不同动应力幅值的动三轴试验。分析了围压、饱和度、固结比等因素对低液限粉土动力特性的影响。结果表明:低液限粉土填料的动剪应力随围压的增大近似线性增大,随饱和度的增大而降低;抗剪强度随饱和度的降低而增大;破坏振动次数越大,对应的液化应力比越小;饱和试样的液化应力比随围压增加而增加,非饱和试样则反之;动弹性模量随围压和固结比的增大而增大,但饱和度对于动弹性模量的影响规律不明显。研究结果可供重载铁路路基动力特性评价和加固设计参考。     

重载铁路路基粗颗粒土循环振动试验与累积动应变研究

重载铁路路基核心层为粗粒土,其直接承受轨道结构传递的列车动载的往复作用,但目前对粗粒土填料在重载列车往复作用下累积动应变的研究较少。为探索粗粒土填料在暴雨等极端恶劣天气或路基浸水时的累积动应变变化规律,利用基于MTS精确控制的动三轴试验系统,进行不同围压、多组动应力幅值下饱和粗颗粒土(铁路路基A级填料)的振动试验。由此获得一系列粗颗粒土累积动应变与振动次数的关系曲线,揭示动应力比对累积动应变发展类型的影响,得出基于围压的临界动应力比表达式以及累积动应变与振动次数的拟合关系式,同时证明一定振动次数时试样动应力与累积动应变关系比较符合双曲线模型。试验结果可供重载铁路路基核心层的动力变形稳定性评价和基于动力变形控制的路基设计参考和利用。     

非饱和重塑黄土抗剪强度影响因素的试验研究

通过直剪试验研究了非饱和重塑黄土在不同含水量、干密度与加荷等级情况下的粘聚力与内摩擦角变化,以确定含水量、干密度与加荷等级分别对非饱和重塑黄土抗剪强度的影响。从黄土矿物成分的微观角度分析了含水量与干密度对黄土抗剪强度造成影响的原因。受颗粒之间的相互作用与粒间水的张力作用,非饱和重塑黄土的粘聚力随干密度的增大而增大,呈指数变化;非饱和重塑黄土的内摩擦角随干密度的增大而少量增大,近似呈线性变化。     

铁路路基戈壁土填料级配及压实特性分析

通过对新疆戈壁地区某铁路路基试验段各工点填料的颗粒分析试验、重型击实试验、振动击实试验以及现场的压实质量K30检测,分析戈壁粗粒土的颗粒组成、颗粒级配、粗颗粒含量及细颗粒含量对压实效果的影响。分析表明:新疆戈壁地区填料主要为不均匀级配不连续土,大部分属于B组填料,且由东向西由细变粗,属于缺级粗粒土,填料中1～2 mm粒径含量相对偏少,是造成填料级配不良的因素之一;填料中粗颗粒含量及细粒含量对最大干密度的影响显著,且存在着良好的线性关系。运用多元线性回归,建立了填料的颗粒级配特征粒径与最大干密度的回归方程。各工点现场K30检测结果分析表明,当填料的级配处在泰勒理想级配范围内,填料中粗颗粒含量在60%～70%左右时,压实效果良好。     

制备参数对泡沫轻质土工作性能和力学性能的影响

分析不同制备参数对泡沫轻质土拌合物工作性能及其经时变化的影响,并对其硬化体力学性能进行了对比研究。结果表明:在水胶比为0.5且未掺加减水剂的情况下,泡沫轻质土拌合物流值随初始湿密度的增大而增大,不同初始湿密度的拌合物在60 min内的湿密度增加率均在±5%以内;泡沫轻质土硬化体的抗压强度、劈裂抗拉强度均与拌合物初始湿密度呈良好的线性相关性,当拌合物湿密度为500 kg/m~3时,硬化体抗压强度已超过1 MPa;拌合物湿密度增加率随水胶比的变化有所波动,当水胶比为0.5~0.7时,硬化体力学性能基本稳定;减水剂会提高泡沫轻质土拌合物的流值,但对硬化体力学性能无明显影响。     

禹州地区弱膨胀土石灰改良试验研究

以河南省禹州地区的弱膨胀土为研究对象,着重研究了掺灰比对膨胀土物理性质、强度和水稳性的影响规律,分析其内在的改良机理,得出了石灰改良膨胀土的最佳掺灰比。试验结果表明,随着掺灰比的增大,膨胀土的塑性指数和胀缩性均呈减小趋势,且掺灰比为4%时可有效降低胀缩性,然而掺灰比>4%时对胀缩性的进一步降低效果不明显,因此确定最佳掺灰比为4%;与素土试样相比,掺灰比为4%的试样的压缩性降低,无侧限抗压强度增强,其水稳性的改善进一步表明了石灰的改良效果。     

额哈铁路沿线石膏土的溶陷变形特性

通过溶滤试验研究额哈(额济纳—哈密)铁路沿线石膏土的溶陷变形特性,得到了分别采集自平地和山地的2种石膏土在不同荷载作用下的溶陷变形系数和变形稳定时间,并探讨了石膏土产生溶陷变形的原因及荷载、含盐量、颗粒级配对石膏土溶陷变形的影响。试验结果表明:石膏土中的可溶盐是石膏土产生溶陷变形的根本原因。当外荷载不变时,石膏土浸水后短时间内可产生较大变形,占到稳定变形的80%以上,其后在长期溶滤作用下仍可产生较大变形。石膏土的溶陷变形随荷载的增大而增大。随着溶滤时间的延长,可溶盐含量逐渐减少,石膏土的溶陷变形随荷载增大趋于稳定。溶陷变形的大小与石膏土的含盐量有关。在相同外荷载作用下,含盐量越高石膏土溶陷变形越大。溶陷变形的速度主要与土的颗粒级配有关。石膏土中粗颗粒含量越大其溶陷变形速度越快。     

高速铁路路基B组填料振动压实参数优化室内试验研究

目前,高速铁路路基通常采用振动压实方式进行填筑,然而针对粗粒土填料振动压实参数选择的研究较少,且未考虑颗粒破碎影响.为研究高速铁路B组填料粗粒土在振动压路机作用的振动参数特性,进行室内振动压实试验,分析振动频率、激振荷载、振动次数对B组填料粗粒土压实特性的影响.研究结果表明:填料的干密度随着振动频率的增加而增加,随振动次数的增加呈迅速增长-缓慢增长-平稳增长3个阶段,随激振荷载的增加干密度存在一包络区域,发现选取填料最优振动参数时需同时满足2个条件即频率为最优振动频率且激振荷载大于第2临界荷载(CL2),并最终确定填料的最优振动参数为振动频率f∈[25 Hz,30 Hz],振动次数n∈[2500,5000]且激振荷载Ps大于110 kPa;振动压实作用下颗粒破碎主要以研磨破碎为主,颗粒破碎率随振动频率的增加而增大,并在最优频率区间时破碎率出现最大值.研究成果可为高速铁路路基填筑作业提供参考.