山区粗粒土路堤流变特性及沉降预测方法研究

粗粒土常被用作山区高填路堤填料,但其流变变形持续时间长,长期荷载作用下可能引发路基工后沉降超限。文中分析认为粗粒土工程性质受粒径组成影响较大,并基于粗粒土三轴试验开展粗粒土流变特性研究,得出了应力水平和围压大小对粗粒土流变性质影响明显、粗粒土土体表现为非线性粘塑性变形特征的结论;基于Merchant模型建立了粗粒土路堤本体流变估算公式,计算得到了邵怀(邵阳—怀化)高速公路红砂岩粗粒土路基的总沉降量,该公式计算结果与规范方法相比更保守、更安全。     

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响，制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样，先对其施加一定荷载频率f的动应力，再进行静三轴压缩试验，分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律，之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系，建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式，提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型，最后开展验证试验，对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段，不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异，切线变形模量E_t在该范围内迅速降低，降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

粗粒材料粒径及含量对高渗透性地层泥浆成膜效果的影响

泥水盾构工程遇到高渗透性地层时，会发生泥浆大量流失的情况，从而使泥膜形成困难，进而导致开挖面失稳，而粗粒材料的添加可有效改善泥膜难以形成的情况。为探究粗粒材料的添加对泥膜形成的影响，选用密度小的蛭石作为粗粒材料，通过改变其粒径和含量（体积分数），在自制的泥浆渗透试验设备中开展泥浆渗透成膜试验。以滤失量和成膜时间作为评价指标，分析粒径与含量对成膜效果的影响，并提出合理的粗粒材料粒径范围。结果表明： 1）地层平均孔径D0〖TX-〗对粗粒材料的添加具有参考意义，控制粗粒材料粒径在D0〖TX-〗/2～2D0〖TX-〗时有助于泥膜的形成，随着粗粒材料粒径的增大，成膜效果出现先增大后减小的现象； 2）当粗粒材料含量在20%～40%时，含量越大，成膜效果越好，但随着含量继续增大，这种效应会减弱； 3）当粗粒材料含量在20%～60%时，粗粒材料粒径的影响程度要大于含量，粒径的增大会削弱含量带来的增益效果； 4）实际工程中建议主要考虑粗粒材料粒径的选择。     

大厚度粗粒土路基智能压实质量控制标准研究

基于松铺厚度为80 cm粗粒土路基的现场试验，研究大厚度粗粒土路基压实质量控制标准。优化大灌砂筒分层检测方法，揭示大厚度压实工艺下的压实度沿深度分布规律；通过粗粒土路基压实过程动态变形模量和弯沉的高密度检测，对其作为路基压实质量控制指标做出评价，优化大厚度粗粒土路基压实质量检测方法；分析连续压实CMV指标与传统压实指标的关联性，验证CMV作为大厚度粗粒土路基智能压实控制值的可行性，给出CMV作为止碾标准的推荐值为35;优化大厚度粗粒土路基压实工艺，提出松铺厚度为80 cm粗粒土路基“260 kN静压+2遍700 kN振动碾压+3遍500 kN振动碾压+260 kN静压”的推荐工艺组合。     

成南高速公路粗粒土路基填筑试验研究

介绍粗粒土路基填筑试验的过程与试验方法，通过对试验数据的分析，给出了使用粗粒土填筑路基的施工方法和参数。     

粗粒土的室内试验研究

粗粒土具有良好的工程使用性能,广泛应用于当前的工程建设中。通过粗粒土室内试验研究,分析含水量的变化、击实功的变化及粗粒百分含量的变化等对粗粒土最大干密度的影响,进一步认识了粗粒土的工程特性,更好地服务于土木工程建设。     

粗粒土路基工程性状试验研究

粗粒土在路基工程应用中优点众多,而目前对其工程性状的研究并不深入,无法有效指导工程施工.通过设计和开展室内试验,研究了粗粒土的击实曲线特征,以及不同粗粒含量情况下粗粒土最大干密度的变化规律,并深入分析其根本机理,在此基础上,提出了相关结论:(1)粗粒土干密度随着含水量的增加呈现双峰状态的变化规律;(2)粗粒土干密度对含水量敏感性低;(3)击实功的增加可以有效增加粗粒土的最大干密度,同时减小最佳含水量;(4)粗粒土最大干密度随着粗粒含量的增加呈现单峰状态的变化规律.同时也提出了施工建议:(1)粗粒土碾压时应控制好含水量,当土很干燥时,可以直接碾压,不用另外加水,否则,应控制土中的含水量接近最佳值;(2)通过适当增加压实功,可以有效地提高密实度;(3)可以通过控制最佳粗粒含量的方法,有效提高粗粒土路基压实质量.     

秦沈客运专线东部填料改良试验研究

通过对秦沈客运专线东部的细砂等粗粒土填筑路基不满足压实要求的机理分析，提出了满足秦沉客运专线路堤基床以下部位压实要求的细砂等粗粒土填料判别标准和物理改良设计方法，并应用于实际施工中。     

粗粒土易溶盐含盐量测定方法的研究

通过对粗粒土颗粒组成分析、盐渍化粗粒土不同粒径范围含盐量试验和盐胀性的研究,提出了粗粒土易溶盐测定方法,完善了现行土工试验方法不适用于粗粒土易溶盐分析的不足,从而使盐渍化粗粒土在公路工程中得到较合理的应用。     

土石混合非均质填料的压实特性与质量控制

结合武汉绕城高速公路的路基施工实践，采用室内试验与现场试验相结合的方法，分析和研究土石混填路基中粗粒含量对压实效果的影响规律，提出土石混合填料标准干密度与粗粒含量的关系曲线，减少标准击实试验的工作量，为准确测定土石混填路基压实度提供可靠依据。     

用瑞利波波速检测粗粒土路基压实度方法的研究

提出了一种快速无损检测公路粗粒土路基压实度的新方法。通过理论分析和试验验证，粗粒土路基的压实度和瑞利波波速有着明确的相关关系，利用这种关系就可以对压实度进行快速检测。经试验研究，检测精度可以满足工程要求。     

粒孔比对筋-土界面循环剪切特性的影响

加筋土结构的动力性能对公路、铁路、边坡和挡墙等实际工程具有重要意义，因此研究筋-土界面的动力剪切特性具有重要意义。试验选用填料为4种不同粒径范围的粗颗粒土：0.5~1.18 mm，1.18~2.36 mm，2.36~4.75 mm，4.75~8 mm，一种方形网孔的土工格栅，土工格栅的网孔尺寸为30 mm×30 mm，在剪切速率分别为0.25，1，2，5 mm·min^-1，相对密实度分别为22%、55%、75%的条件下，研究填料平均粒径与土工格栅网孔尺寸的比值（粒孔比）对土工格栅-粗粒土界面循环剪切特性的影响。研究结果表明：当粒孔比从0.04增大到0.20时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值先增大后减小，粒孔比为0.07时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值最大；粒孔比分别为0.04，0.07，0.11，0.20时，土样的最终剪缩量分别为2.547，2.583，3.150，5.021 mm，表明随着粒孔比的增大，土样的最终剪缩量增大；同一循环次数下，粒孔比为0.07时，土工格栅-粗粒土界面的剪切刚度最大；粒孔比为0.20时，土工格栅-粗粒土界面的阻尼比最大；同一循环次数下，当剪切速率从0.25 mm·min^-1增大到5 mm·min^-1时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值先增大后减小；随着剪切速率的增大，土工格栅-粗粒土试样的最终剪缩量增大；相对密实度分别为22%、55%、75%的条件下，粒孔比为0.07时，剪应力峰值均达到最大值，分别为66.63，76.79，79.17 kPa。     

粗粒含量对红砂岩粗粒土压实变形特征的影响

为研究粗粒含量对红砂岩土静力压实变形特征的影响,利用自制装置在电子万能试验机上进行静力压实试验,得到6种不同粗粒含量红砂岩土静力压实试验的压力-位移关系,分析粗粒含量对静力压实变形特征的影响。结果表明:不同粗粒含量红砂岩土在静力压实过程中的应力与应变符合指数关系;在相同的应力作用下,当粗粒含量为60%时,土体产生的应变最大;不同粗粒含量红砂岩土的压缩模量与对应应力范围终值之间呈线性关系,在相同应力范围内,当粗粒含量为60%时土体的压缩模量最小,压缩性最高;红砂岩粗粒土的静力压实过程可分为3个阶段,分别为压密阶段、破碎阶段和稳定阶段;在静力压实过程中,应变增长存在拐点;应变拐点的出现,标志着红砂岩粗粒土静力压实过程变形阶段的转变。     

级配对粗粒土力学特性影响的颗粒流模拟研究

运用三维颗粒流软件PFC3D的内置FISH语言,进行二次开发,模拟粗粒土真实级配,建立一个研究高铁填方路基粗粒土力学特性的颗粒流模型,标定了表征粗粒土细观力学性质的模型参数,并验证了模型的有效性。考虑粗粒土曲率系数和不均匀系数对颗粒级配的影响,模拟并研究了五种不同级配下粗粒土在三种不同围压下的力学特性。结果表明:当粗粒土有效粒径与中值粒径及限制粒径的差距过大时,粗粒土中颗粒填充及致密性将变差,变形增大,强度降低;级配良好且不均匀系数较大,其力链分布越均匀,颗粒的挤压效果越显著,力的传递和分配也越均匀。     

含水率对砂质板岩粗粒土蠕变特性影响试验研究

粗粒土在公路、铁路路基工程中应用广泛,其蠕变特性是影响高填方路堤长期沉降的重要因素。通过单轴压缩蠕变试验研究含水率对粗粒土蠕变的影响规律,分析砂质板岩粗粒土在不同含水状态下的蠕变特性,并基于与实验结果相符的H-K蠕变模型探讨含水率、应力与蠕变参数之间的关系。结果表明,含水率是影响粗粒土蠕变特性的重要因素,提出使用干燥或饱和含水态的粗粒土填料以控制路堤长期沉降。     

加筋粗粒土力学性能试验研究

采用3种土料、2种加筋材料(三向土工格栅、双向土工格栅)进行加筋土的无侧限抗压试验,探讨了加筋层数、加筋间距、含水率、压实度和土粒级配等对加筋粗粒土抗压特性的影响,得到以下主要结论:(1)压实度越高、加筋层数越多的加筋粗粒土承受大变形的能力越强,抗震性能越好;(2)压实度越大的粗粒土,增加格栅加筋密度对提高加筋土强度的作用越显著;(3)加筋粗粒土的强度随土中粗粒含量的增加而增大;(4)含水率对加筋粗粒土的强度基本无影响。     

粗粒料对煤矸石路基工程力学性能影响的研究

针对煤矸石在规范击实条件下最大干密度偏小和三轴试验试块制作成型存在缺陷的问题,改进了三轴试件的制作方法,对某地区拟路用煤矸石进行了试件成型试验和煤矸石细料、掺25%粗粒料、掺50%粗粒料和掺75%粗粒料的三轴试验。试验结果表明:压实功对煤矸石最佳含水量和最大干密度影响不容忽视;粗粒料含量对路用煤矸石抗剪强度指标粘聚力和摩擦角的影响分别呈现线性变化和非线性变化规律;根据粗粒料含量对粘聚力和摩擦角的影响关系,给出了粗粒料含量与粘聚力和摩擦角增量的函数关系。     

粗粒土振动压实特性试验

以8种不同级配的粗粒土为研究对象,采用室内表面振动压实试验方法,研究粗粒土的级配特性与压实设备的振动频率、激振力对粗粒土压实特性的影响,并利用多元线性回归方法,分析土样级配特性对粗粒土压实效果的影响,最后建立粗粒土最大干密度与其级配特征粒径之间的关系式,并提出用5个特征粒径表示的级配特征函数。结果表明:级配不同的粗粒土在不同激振力、振动频率作用下,干密度-振动频率、干密度-激振力曲线形状几乎呈正态分布,存在最大干密度和对应的最佳振动频率、最佳激振力。     

砂性地层中盾构泥浆粗粒材料对成膜效果的影响

为了解决泥水盾构工程中高透水地层开挖面上泥膜形成困难的问题,从改善泥浆成膜性能的角度出发,在泥浆中添加轻质砂作为粗粒材料,开展加砂泥浆在砂性地层中的渗透成膜试验研究。改变泥浆中粗粒材料的粒径和添加量,测定不同加载条件下的成膜滤失量。根据成膜时间和冲破压力等成膜指标,分析粗粒材料对泥膜形成效果和修复能力的影响,探明加砂泥浆的成膜空间分布特征,揭示粗粒材料在不同孔隙尺寸的砂性地层中的堵塞机制。结果表明：泥浆粗粒材料可有效堵塞地层孔隙并提高成膜效率,提高泥膜冲破压力和修复能力;泥膜形成区域可以分为前端扩散区、初始形成区及后端形成区,初始形成区和后端形成区的泥膜承担了大部分水土压力;粗粒材料粒径与地层孔隙直径的比值关系决定了初始形成区的分布区域、分布形态及发展方向;粒径较小的粗粒材料（0.3 mm或0.5 mm）与泥浆颗粒能产生良好的协同作用,形成稳定的架桥结构,泥膜更为致密,质量较好;而添加粒径较大的粗粒材料（0.75 mm或1.0 mm）将产生较大的滤失量,或者难以形成泥膜;加砂泥浆的成膜效率随着粗粒材料添加量的增加而大幅提高,但添加量增加到一定程度后,这种提升效果显著减弱。特定粒径的粗粒材料具有一定的适用范围,因此需要根据地层孔隙特征合理选取粗粒材料的粒径和添加量以达到最佳的成膜效果。     

细粒含量对粗粒土蠕变特性影响的试验研究

粗粒土的蠕变特性是影响路堤本体长期沉降的重要性质。利用单轴压缩蠕变试验,并基于与试验结果相符的H-K蠕变模型,探讨细颗粒含量与蠕变参数之间的关系,分析砂质板岩粗粒土中细颗粒含量对其蠕变特性的影响规律。分析结果表明：细颗粒含量是影响粗粒土蠕变特性的重要因素;使用细颗粒含量为30％的粗粒土填料可控制路堤长期沉降。