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。     

炭质页岩填料路用性能与高填路堤稳定性研究

为研究炭质页岩作为路堤填料的可行性和炭质页岩高填路堤的稳定性,在分析其基本物理性质与崩解特性的基础上,开展了炭质页岩填料不同粗粒料含量的路用工程性质室内试验,并引入分形维数分析不同压实方法压实前后炭质页岩的级配情况,初步判断填料水稳定性,同时对炭质页岩高填路堤进行稳定性评价,确定炭质页岩高填路堤合理结构形式。研究结果表明：炭质页岩崩解完成后颗粒级配稳定;不同粗粒料含量的击实特性具有显著变化,当粗粒料含量为70%左右时,击实性能最佳,且不同压实度下CBR值均满足规范要求。采用50击击数击实与超粒径填料6次“翻松-压实”后,炭质页岩分形维数与炭质页岩崩解稳定的分数维基本一致,压实后填料级配稳定、水稳定性好,且采用反复“翻松-压实”的填筑效果优于一次性压实填筑。此外,当炭质页岩用作路堤填料时,宜采用夹层与包边填筑相结合的方法,当路堤为高填路堤时,碎石夹层厚度应不小于0.5 m,碎石包边厚度应不小于2.0 m,此时路堤稳定安全系数大于1.3,满足高填路堤稳定性要求。     

车辆荷载作用下炭质泥岩路堤动力变形特征分析

为了研究车辆荷载作用下炭质泥岩路堤动力变形特征,运用FLAC3D模拟实际工况,在不连续半正弦波荷载作用下,考虑单轮组加载,分析路堤的动力响应以及不同工况下的变形特征。结果表明:炭质泥岩路堤在单次或重复车辆荷载作用下,均表现出明显的弹塑性变形特点;路堤横向位移在加载区域两侧向两边发展,在坡脚处达到最大值,路堤竖向位移在加载区域附近变形较大,且路堤变形以竖向位移为主,主要工作区范围为路床顶面以下3~6m;车速越大,路堤变形越小;车载越大,荷载影响深度越深,路堤变形越显著;比较满车道布载方式和单车道居中布载方式,前一工况时路堤的竖向变形和工作区范围更为显著。     

炭质页岩崩解特性的试验研究

炭质页岩用于路基填筑前,应将其置于特定条件下进行预崩解,判定其崩解状态是确定施工工艺的关键之一。该文在宜州至河池高速公路的多个工点取新鲜炭质页岩试样及完全崩解试样进行室内试验分析,首先采用加热装置模拟日照条件及50℃烘干条件,对新鲜炭质页岩试样进行崩解试验,并对试样洒水模拟干湿循环条件;然后在试验过程中实测各个干湿循环周期条件下崩解残留物的颗粒级配情况,同时采用激光粒度仪对完全崩解试样进行粒度分析,以验证崩解试验结果;最后,引入分形理论,采用质量求解分维数方法对试验成果进行分析,由结果可知,宜州至河池高速公路沿线炭质页岩崩解基本完成时对应的分维数约为1.7,可以此作为炭质页岩预崩解完成的标志。     

龙潭隧道高地应力炭质页岩大变形整治施工技术

结合龙潭隧道施工实践,详细介绍了隧道开挖支护、监控量测、围岩注浆、临时支护等施工技术。实践证明:采用动态设计方法,利用监控量测手段并及时调整支护类型,能够有效确保隧道施工安全和工程质量。     

炭质页岩挖方边坡处治实例

结合工程实例,介绍了炭质页岩挖方边坡处治方法.     

降雨入渗下炭质页岩路堑边坡渗流特性研究

运用Geo-studio软件建立炭质页岩路堑边坡模型,对降雨历时内边坡中孔隙水压力和体积含水率的变化规律进行了研究。结果表明:降雨强度较大,雨水会快速入渗岩体,使孔隙水压力增加较快,但大部分雨水会沿边坡流走;降雨时间长,雨水会逐渐沿岩体裂隙向下入渗,对较深处岩体孔隙水压力产生较大影响。降雨在短时间内,边坡表面会形成暂态饱和区,随降雨时间的延长,大量雨水将入渗到坡体内,使地下水位不断上升,在坡脚处较大范围形成一个饱和区域,并向坡顶方向延伸。降雨结束后,暂态饱和区慢慢消失,岩体含水率也逐渐降低,但降雨持续时间长,岩体含水率消散的速度较慢。     

冻融循环作用下炭质页岩蠕变模型研究

冻融循环作用下炭质页岩蠕变是高速公路高陡边坡稳定性研究的热点问题之一。为揭示冻融循环作用下炭质页岩的蠕变特性,将炭质页岩试样分别进行0次、5次、15次、25次冻融循环,在围压为4 MPa条件下,采用分级增量加载方式对试样进行三轴压缩蠕变试验,试验发现冻融作用下炭质页岩蠕变具有明显的非线性特征,轴向应变随冻融循环次数、应力水平和时间增加而增大;根据蠕变曲线特征,将蠕变曲线分为2个阶段,即稳定蠕变阶段和不稳定蠕变阶段;利用损伤定义及Lemaitre应变等效方程,建立稳定蠕变阶段的冻融损伤演化方程;基于损伤力学和概率统计理论,采用Von-misses屈服准则,建立不稳定蠕变阶段的冻融和蠕变耦合损伤方程;通过引入冻融和蠕变损伤变量对Burgers模型参数进行修正,建立冻融作用下的蠕变损伤模型。研究表明：岩石损伤随冻融循环次数增加而增大,但损伤增加速率减小,最终趋于稳定;冻融和蠕变耦合作用下,冻融作用使得岩石损伤累积,会加快岩石的蠕变破坏;分段建立的损伤方程能较好地揭示岩石损伤随冻融循环次数、应力水平和时间增加的变化规律;改进的蠕变模型与试验曲线拟合度较好,且参数物理意义明确。研究成果能为炭质页岩高陡边坡稳定性分析提供理论参考。     

复杂陡坡地形条件下高填路堤变形的数值模拟研究

以京台高速公路(平潭段)工程为依托,选取3处典型断面,在FLAC3D数值平台上分别研究坡度陡缓、坡面形式以及坡脚形式下的高填路堤沉降及侧移变形规律。研究结果表明:一定范围内坡度的减小会导致沉降及侧移变形量增大,且最大沉降处呈现上移的趋势;坡面折线角度变化不大的情况下,直线陡坡相较于折线陡坡能减少路堤的变形量,但其影响效果较为有限;相较于坡脚平坡,坡脚反坡会使得路堤沉降和侧移变形显著减小。因此,在陡坡高填路堤填筑中可通过设置坡脚反坡、在一定范围内增加陡坡坡度等手段来提高路堤分层填筑的稳定性。     

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。     

黄土地区加筋路堤变形控制效果研究

将土工格栅作为加筋材料铺设于黄土路堤中能够有效改善路堤的变形特性,提高路堤的稳定性。通过一系列土工试验,研究了山平高速公路黄土路堤填料的基本物理力学性质;建立数值分析模型,对比分析了交通荷载作用下黄土路堤在未加筋和加筋两种工况下的变形特性;研究了筋材布设方式对黄土加筋路堤的影响,并进行了参数分析。结果表明：土工格栅能够有效减小黄土路堤顶面沉降、不均匀沉降和侧向位移;当格栅铺设层数相同时,等间距铺设的效果要好于非等间距铺设;荷载大小、填土参数、筋材参数对加筋路堤工作性状影响较大;筋土界面似摩擦系数对边坡稳定性影响较大。     

干湿循环作用下受荷炭质页岩损伤特性与能量特征研究

为了研究干湿循环对岩石损伤特性与能量耗散的影响,在RMT-150C岩石力学试验系统上对不同干湿循环炭质页岩进行单轴压缩试验。研究结果表明：干湿循环次数的增加能有效促进岩样内部裂纹萌生与扩展,使得破坏阶段能够延伸到更高水平,从而降低了炭质页岩单轴抗压强度和弹性模量。单轴压缩下炭质页岩耗散能演化规律可分为平静期-稳定发展期-加速期-爆发期4个阶段;峰值U、U^e、U^d随干湿循环次数增加呈指数减小,炭质页岩的储能极限逐渐降低。炭质页岩能量损伤演化机制很好地反映了岩石内部裂纹发育、扩展、贯通至破坏的渐进破坏过程。研究结果可为水-岩作用下岩土工程稳定性分析提供参考。     

室内模拟气候条件下炭质页岩崩解试验研究

在室内模拟气候条件下炭质页岩崩解试验中,通过跟踪崩解碎屑物的颗粒级别变化,发现当崩解达到一定程度后,崩解碎屑物的颗粒级配趋于稳定,试验表明炭质页岩的崩解特性可以用分形理论来描述;通过建立炭质页岩分形质量模型,求得其崩解稳定分维数.将该成果用于炭质页岩路堤填筑施工,以减少水和空气进入造成炭质页岩软化崩解带来的路堤变形.     

炭质页岩填料路基压实工艺与质量控制技术研究

以云南墨江至临沧高速公路沿线的炭质页岩为研究对象,在掌握其路用性能的基础之上,通过试验路段研究了炭质页岩填料路基压实工艺与质量控制方法.结果表明:炭质页岩石渣具有良好的压实特性,适宜采用大吨位压路机低频弱振的方式压实,沉降法检测炭质页岩填料压实质量的规律性较好.试验确定了不同虚铺层厚条件下炭质页岩填料路堤压实工艺及其关...     

路堤软件土地基变形性状模型试验研究

通过室内模型试验对路堤下软土地基的变形特性进行研究，探讨了软土层的厚度，荷载大小和加荷速率以及软土层的倾斜等因素对软土地基的侧向变形和竖向变形的影响。试验结果的分析得到了一些有工程实践意义的结论，例如，试验表明荷载作用下均质软土地基的最大侧向位移一般发生在软土厚度的0．2－0．3倍深度处，因而施工中以地表观测桩观测的侧向位移来控制施工过程的稳定性的做法值得商榷；软土地基发生早期破坏时，仍然能承受较大的外加荷载，对周围土体的强度提高有利，为在软土地基上进行“促动法”施工提供了依据。     

高速公路路堤变形机理及变形量预测

随着我国西部大开发战略的实施,西部地区修建了多条联系大中城市的高速公路,改善了地方交通,也带动当地经济发展。但西部地区地形复杂,修建工期短,导致了较多的人工高填方路基和路堤。文章从填方厚度、土层厚度、降雨因素等出发,研究路堤的变形机理,得出路堤变形规律;建立高速公路路堤有限元模型,利用数值软件分析其变形量,给出变形量的预测模型。为今后高速公路路堤结构的设计和变形量预测提供有益参考。     

炭质页岩边坡失稳破坏机制及处治技术研究

炭质页岩属强度低、易风化、易崩解、水理性明显的膨胀型软岩,炭质页岩边坡极易受环境影响,其稳定性下降较快。文中以湘西自治州319国道 K1564+900-K1565+000炭质页岩滑坡为工程背景,通过试验获取炭质页岩的工程性质并基于有限差分法进行数值模拟计算,分析炭质页岩边坡失稳破坏的机制,在此基础上提出相应的处治方案。     

路堤软土地基变形性状模型试验研究

通过室内模型试验对路堤下软土地基的变形特性进行研究 ,探讨了软土层的厚度、荷载大小和加荷速率以及软土层的倾斜等因素对软土地基的侧向变形和竖向变形的影响。试验结果的分析得出了一些有工程实践意义的结论 ,例如 ,试验表明荷载作用下均质软土地基的最大侧向位移一般发生在软土厚度的 0 .2～ 0 .3倍深度处 ,因而施工中以地表观测桩观测的侧向位移来控制施工过程的稳定性的做法值得商榷 ;软土地基发生早期破坏时 ,仍然能承受较大的外加荷载 ,对周围土体的强度提高有利 ,为在软土地基上进行“促动法”施工提供了依据     

贵州山区粉煤灰路堤应力变形数值分析

由于影响路堤应力、变形的因素较多,在填土荷载作用下,通过常规理论方法难以分析路堤的应力、应变.文中通过PLAXIS有限元方法模拟路堤在自重荷载下的受力情况,对其路堤进行塑性分析,获得其应力、变形的变化规律,同时通过实际观测数据对分析结果进行检验.