压实黄土湿陷变形问题的研究

以陕西关中黄土为研究对象，分析了影响压实黄土湿陷变形因素。     

压实黄土湿陷变形影响因素分析

由于黄土特殊的工程性质和内部结构的复杂性,黄土地区公路出现了一些湿陷破坏事故,严重影响了公路的经济效益和社会效益的发挥.该文采用双线法分析了原状黄土和重塑黄土的湿陷性,并对压实黄土湿陷变形的影响因素进行了讨论.结果表明,在低压力下,重塑黄土的湿陷性比原状黄土大,在高压力下,两者的湿陷性相差不大.压实度、含水量和龄期对压实黄土的湿陷性影响较大,应重视路基下部的压实.     

公路工程中黄土湿陷性问题分析

依据对黄土基本湿陷特性的试验研究,结合公路工程的特点,分析并提出了与公路设计有关的黄土增湿湿陷量的计算方法和黄土增湿速率的确定方法;分析并总结出路堤填土小于或大于某一高度时,可不考虑原状黄土地基的湿陷变形。认为目前执行的国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》来源于工业与民用建筑行业经验,不能适用于公路工程建设的需要。因道路工程线长、面广,地形地质条件多变,相对建筑面积上投资小,在分析与处理湿陷性黄土的方法上应注意行业特点。     

湿陷性黄土变形的各向异性及与浸水路径的无关性

通过对原状Q3黄土进行单轴压缩试验,分析了不同加载方向和浸水路径对湿陷性黄土变形特性的影响,讨论了湿陷性黄土变形的各向异性以及增(减)湿过程中变形与浸水路径的无关性。结果表明,黄土的湿陷变形与压缩变形的各向异性相当显著,而且按不同方向压缩的过程中,湿陷变形与压缩变形之间存在相互转化关系:竖向压缩时,土体的湿陷性最大,压缩性最小;沿45°方向压缩时,土体的湿陷性最小,压缩性最大;沿水平方向压缩时,其湿陷性和压缩性都介于前两者之间。按不同方向压缩时,试样浸水饱和后的压缩性基本相同,即饱和黄土的压缩变形是各向同性的。黄土的湿陷性和压缩性都与浸水路径无关,试样浸水后的压缩性与初始含水量无关,不同的浸水路径和加荷路径对浸水试样的压缩性没有影响。     

黄土压实影响因素分析

针对黄土路基沉陷变形是黄土地区公路的主要病害的现象,通过激光粒度试验、能谱试验、扫描电镜试验、图像处理系统、振动压实试验和标准重型击实试验,从内部因素(黄土的物质组成、显微结构)和外部因素(压实方法、压实功)全面系统地分析了黄土压实的影响因素.研究结果表明,压实黄土的干密度与粒度成分的关系较复杂.具体应用时,要考虑黄土的工程地质分区、黄土的时代等多种因素加以确定;压实并不改变黄土的化学成分;随着压实度的提高,黄土由原来天然状态的粒状、架空、接触结构,逐渐改变为粒状、镶嵌、接触-胶结结构;在推荐参数条件下,黄土振动压实的最佳含水量和最大干密度都略小于室内击实方法确定的最佳含水量和最大干密度;随着压实功能的增加,黄土的最佳含水量减少,最大干容重增加,达到一定程度后,即使继续增加压实功也不会明显降低最佳含水量和增加最大干容重.     

压实黄土的路用性能试验研究

用常规压实方法制备不同压实功能下的土样,来研究压实黄土的工程性质。试验结果表明：压实黄土的压缩模量、粘聚力及内摩擦角随击实功的增大而增大;不同击实功下土样的强度随龄期基本呈增长趋势,但其增长幅度与试验过程中的压应力大小有关;同一龄期土样的粘聚力随击实功变化幅度较大,而内摩擦角随击实功变化幅度较小。     

压实黄土的路用性能试验研究

用常规压实方法制备不同压实功能下的土样,来研究压实黄土的工程性质。试验结果表明:压实黄土的压缩模量、粘聚力及内摩擦角随击实功的增大而增大;不同击实功下土样的强度随龄期基本呈增长趋势,但其增长幅度与试验过程中的压应力大小有关;同一龄期土样的粘聚力随击实功变化幅度较大,而内摩擦角随击实功变化幅度较小。     

高路堤荷载下压实黄土的次固结变形研究

针对黄土地区高路堤由次固结变形引起过大的工后沉降的问题,通过一系列的一维固结试验,研究了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间和超载比对次固结的影响,以及不同加载时间间隔情况下对次固结变形量的影响.结果表明:当处于正常固结状态时,随着固结压力的增大,压实黄土的次固结系数逐渐减小并趋于稳定;超载预压处理在一定压力范围内不但可以大大减小压实黄土的次固结速率,还使得次固结发生的时间推迟.而当压力超过预固结压力值后,这种处理效应便会消失;次固结系数与压缩指数具有很好的相关性.此外,在主固结完成后次固结才产生的假定下,结合试验结果提出了适合黄土地区高路堤由次固结变形引起的工后沉降的计算方法,并结合实体工程对其适用性加以验证.     

非饱和压实黄土变形规律的室内试验研究

文章以非饱和压实黄土室内模型试验为研究切入点,结合公路交通路基工程的具体情况,对高填黄土路堤的受力和沉降规律进行了理论分析研究,建立了在路堤填方的同时综合考虑非饱和压实黄土应力、变形和时间的计算模型,提出了高填路堤沉降的计算公式,为高填路堤施工预留沉降高度提供了理论依据,可有效指导设计与施工。     

黄土路基压实标准研究

为从理论上确定黄土路基的压实标准,首先确定以路表弯沉和路基顶面压应变作为受路基压实标准影响的沥青路面设计指标,根据半刚性基层沥青路面力学分析获得的路基内部压应变分布以及在试验路测得的行车荷载作用下路基内部的压应力分布将整个路基分为距路基顶面0-80 cm的路床和路床下路基两部分,通过分析路基回弹模量对于路面结构层厚度的影响确定了路基不同深度处的回弹模量要求,并试验研究了压实度对于压实黄土的回弹模量和浸水后附加压缩变形的影响。最后,结合路基不同压实区域划分、路基回弹模量的要求、压实度对于黄土力学性质的影响提出以回弹模量和压实度双控的黄土路基压实标准。     

多年冻土区路桥过渡段变形及地温场试验

根据多年冻土区路桥过渡段路基在竣工后3 a内的现场试验数据,分析了路基不同位置的地温变化、路基基底沉降变形和路基不同位置沿横向及纵向的沉降变形规律。结果表明:采用粗颗粒土填筑的过渡段路基对多年冻土区土体有明显的冷却效果,可防止多年冻土上限的下降;路基阳坡的沉降大于阴坡,而沿路基纵向,距离桥台越远路基沉降越大,但路基沿横向和纵向的沉降均满足工程要求;这种粗颗粒土填筑的路桥过渡段可适用于多年冻土区。     

多年冻土地区路基冻胀变形分析

首先模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化,然后考虑土体体积力和土体冻结相变产生的冻胀力,采用考虑拉破坏的热弹性力学方法,分析得到多年冻土地区路基变形分布和演变规律;在此基础上,对冻土路基纵向裂缝的成因进行研究,揭示出冻土路基纵向裂缝主要出现于路面中部及路面靠近路肩部位,这与实际情况是相符合的。进一步的分析表明:采用低冻胀性的土填筑路基,如采用碎石土填筑,对于降低冻土路基冻胀变形及防治纵向裂缝病害是有效的。     

基于变形响应率的路堑边坡失稳预报研究

岩土体的变形可以视为广义荷载作用下的响应,在布置了大量位移观测仪器的边坡上选择变形稳定的测点为参考点,将参考点的位移变化视为荷载变化过程。计算出边坡其余部位的测点相对于参考点的变形响应率,通过响应率的变化趋势来判断边坡不同部位的稳定状况。当响应率较小时,说明变形正常;若某测点的响应率突然增加,说明该位置很有可能发生局部失稳破坏。通过对某高速公路沿线路堑高边坡的实例研究表明,变形响应率的波动情况与边坡实际状态的变化基本一致,响应率大的部位发生了塌滑。     

压实黄土土水特征曲线

土水特征曲线是非饱和土的一个重要的本构特性。通过室内试验测试了压实黄土干化过程的土水特征曲线,讨论了干密度对压实黄土土水特征曲线的影响和不同压实度的压实黄土的非饱和水力学特性。结果表明,不同干密度的压实黄土进气值不同,较大的干密度土体进气值较小;干密度对进气值以后的曲线斜率有很大的影响,干密度较大的压实黄土储水系数较小,非饱和导水率也较小。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区,冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害,探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制,对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要.采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验,对土体温度场、水分场均加以监测,并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验.结果表明:...     

周围环境变化对路基沉降变形的影响研究

论述了环境与岩土工程之间相互作用和相互影响的关系,通过黄土路基由于长期浸水而引起的路基不均匀沉降的工程实例说明周围环境变化对岩土工程的影响,并提出了灰土挤密桩加上地基劈裂压浆联合加固地基的处理措施。     

压实度和含水量对于压实黄土力学特性的影响

通过压实黄土的室内回弹模量试验、湿陷试验、动三轴试验和抗剪强度试验,分析了压实度和含水量对压实黄土的静态回弹模量、附加压缩变形、动模量、动阻尼比和抗剪强度力学性质的影响。试验发现,在常用的95%的压实度基础上继续提高压实度对于提高压实黄土的回弹模量和抗剪强度仍然很有效;当压实度达到90%以后,压实黄土浸水以后产生的附加压缩变形基本可以消除。试验结果为黄土地区路基压实标准确定以及回弹模量、抗剪强度等取值提供了依据。     

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。