考虑基质吸力的石灰改良土回弹模量简化预测模型研究

针对两种路基石灰改良土,利用滤纸法获取了相应的土水特征曲线,并利用循环荷载三轴试验,测定了改良土在不同含水率、围压、动偏应力下的回弹模量,分析了基质吸力对回弹模量的影响规律,最终在土水特征曲线SWCC、饱和含水率回弹模量M_(Rsat)、最优含水率回弹模量M_(Ropt)的基础上,建立了考虑基质吸力影响的回弹模量简化预测模型。研究表明:石灰改良土的回弹模量与含水率、基质吸力、外部应力状态存在明显的非线性关系,简化模型与其他预测模型相比,建模过程更加简化,可在试验数据较少条件下达到类似的预测精度,为定量预测湿度和基质吸力对石灰改良土路基回弹模量的影响提供了更便捷的工具。     

不同湿度粘性路基土动态回弹预估研究

研究以滤纸法测量了粘性路基土基质吸力,获得了土水特性曲线。通过动三轴试验,研究了不同含水量下粘性路基土动态回弹模量,并于试验后以滤纸法测量土样的基质吸力,并探讨了粘性路基土动态回弹模量与基质吸力的关系。研究表明,粘性路基土动态回弹模量随循环偏应力和含水量的增大而减小,随基质吸力的增大而增大。鉴于动态回弹模量是偏应力和体应力的函数,在现有偏应力和体应力为变量的三参数复合模型基础上引人基质吸力的影响,进而提出综合反映湿度和应力状态的动态回弹模量预估模型。通过对试验数据进行回归分析,结果表明所选模型具有较高的决定系,证明所选综合考虑应力和湿度影响的模型具有较高的合理性与可靠性。模型的建立,不仅为南方多雨地区评价路基土在环境和交通荷载作用下长期性能提供了依据,也为基于动力学的路面结构设计提供了参数。     

路基土动态回弹模量预估进展与展望

路基动态回弹模量是路面结构设计的重要参数,而路基土回弹模量MR的预估是确定路基回弹模量的基础。基于此,总结分析国内外路基土动态回弹模量预估模型的主要成果,并根据预估模型变量的不同,将典型预估模型分成了3类:第1类(A类)是以应力为变量的预估模型;第2类(B类)是将基质吸力耦合到应力变量中的预估模型;第3类(C类)是将基质吸力作为独立应力变量的预估模型。进而,从每类模型中选取2个被广泛接受的代表性模型,并采用3种土样的重复加载动三轴试验数据,对各类模型的适用性和特点进行分析。结果表明:A类模型形式简单,考虑了体应力、偏应力、八面体剪应力等应力变量对路基土动态回弹模量的影响,但对路基湿度状态的反映仅体现在k1,k2,k3等模型参数中;B类模型是基于微观力学理论和热力学定律或基于Bishop非饱和土的有效应力原理提出的,若通过试验确定有效应力参数,成本高且设备不易操作,若通过经验公式来确定则误差较大;C类模型又分为将基质吸力作为应力的增量和乘积2种形式,增量形式导致MR随基质吸力的变化不受围压、循环偏应力的影响,与实际情况不符,而乘积形式可避免该现象的产生;建议采用乘积的形式来反映基质吸力对路基土动态回弹模量的贡献。此外,为提出适用于中国路基路面设计体系的路基土回弹模量预估模型,应在加载序列、基质吸力测试、预估模型构建、干湿循环影响等方面开展进一步研究。     

考虑非饱和土基质吸力影响的路基回弹模量研究

通过室内承载板试验测试某地重塑黄土土样在不同压实度与含水量状态下的回弹模量,探讨回弹模量与两者之间的关系。同时,利用压力板仪测定土样的土-水特征曲线,进一步分析基质吸力对回弹模量的影响。     

含硫酸钠风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正

针对中国西北部沙漠地区风积沙路基土出现的硫酸钠盐渍化现象,为探究水盐耦合效应对含硫酸钠风积沙路基土水力、力学性质的影响,实验室配置不同Na₂SO₄盐分含量的风积沙路基土试样,基于ASTM D5298-16规范中滤纸法测试其基质吸力、总吸力并绘制土-水特征曲线,分析含盐量对基质吸力、总吸力土-水特征曲线的影响规律,在v-G模型的基础上进行含盐量修正,建立可以考虑水盐耦合效应的风积沙路基土土-水特征曲线模型并通过试验数据对模型拟合验证。结果表明：Na₂SO₄盐分含量对风积沙基质吸力、渗透吸力和总吸力均有影响,当体积含水率较高时,含盐量主要通过影响渗透吸力而对总吸力影响较大,而当体积含水率较低时,含盐量会对基质吸力产生一定影响;含盐量改变主要对v-G模型中参数a产生影响,含盐量修正后的v-G模型在拟合阿拉善地区含硫酸钠风积沙路基土基质吸力和总吸力土-水特征曲线时适用性较好。研究结果可为该类土体相关工程实践提供理论指导。     

哈尔滨市道路路基强度变化特性及预测

路基承载基层、路面、车辆荷载与道路附属设施,回弹模量是衡量路基抗压强度的主要指标。为了了解季冻区冻融循环作用下路基土含水量波动、压实度变化对路基回弹模量的影响,在哈尔滨市选取有代表性路段,分别测试不同含水量和压实度下回弹模量值的变化规律。结果表明:含水量、压实度变化对路基土回弹模量有明显影响,并建立路基土回弹模量与压实度、稠度的关系式,通过现场取样试验,判定路基土干湿类型,证明了路基土回弹模量与压实度、稠度的关系式的合理性。研究结果能迅速、合理地判定城市道路路基土的承载力,检验路基稳定状态,可为城市道路设计与维修提供合理的路基参数。     

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性,进行了室内外土体水分特征曲线(SWCC)测试,分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响;在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测,对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明:同一土体的SWCC并不惟一;可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系;当基质吸力为100~1 000 kPa时,SWCC呈线性关系,使得基质吸力监测的可操作性大大提高。     

循环荷载下压实粉土的回弹模量试验研究

通过动三轴试验,分析了循环加载的偏应力幅值、试样的含水量和压实度对路基粉土的动态回弹模量影响规律,并以动偏应力和土体的物理状态参量建立了压实粉土的回弹模量预估方程。研究表明,压实粉土的回弹模量随动偏应力增加逐渐降低,对于变形强化试样存在一个"临界回弹模量",但对于破坏试样回弹模量则一直减小;压实粉土的回弹模量随含水量增加而降低,且当压实度越低、含水量越接近于饱和、而动应力水平又越高时,降低速率越快;粉土的回弹模量随压实度提高而增大。依据试验回归得到的压实粉土回弹模量预估模型,与试验结果相比拟合效果较好,可为路基模量设计值的取用与路面结构力学响应的计算提供依据。     

路基土回弹模量湿度调整系数研究

路基回弹模量MR是公路沥青混凝土路面结构设计中唯一表征路基特性的力学指标,因此准确确定路基土的回弹模量是沥青路面设计中关键之一.通过对新疆地区常用路基土的室内静载承载板试验测试,分析含水量和压实度对回弹模量的影响规律,结果表明:含水量对回弹模量的影响非常大,而压实度同样是个重要因素;综合分析国内外关于回弹模量受湿度和土质类型影响的研究方法,确定以调整系数Fs为指标参数表征湿度对回弹模量的影响,计算得到适应新疆常用路基土的回归参数和调整系数.根据Fs和标准状态下的Eo确定路基土在任一状态下的回弹模量,并建议将路基回弹模量设计值肘MRopt修正为平衡含水量下的回弹模量MRequ,为相关规范的修订和后续公路建设提供理论支持.     

湖南非饱和红粘土工程性质的试验研究

为了研究湖南广泛分布且天然含水量较大的高液限红粘土的非饱和性质,以便有利于指导高速公路路基填筑及边坡防护的施工设计.本文主要通过非饱和土试验研究了红粘土的土-水特征曲线(SWCC)及非饱和土的力学土性参数,且分析了土的粒径对土水特征曲线的影响及不同吸力下红粘土的强度变化情况.     

压实黄土路基静动态回弹模量相关关系研究

通过室内承载板法和重复加载三轴试验研究1种典型黄土路基土在最佳含水量、3种压实度下的回弹特性,分析了静动态回弹模量的相关关系.重复加载三轴试验方法参照美国AASHTO路基土与未处治粒料回弹模量试验规程(T307-99),制定了三轴重复加载测试方法.研究结果表明,黄土路基静动态回弹模量均随着压实度的增加而增加,而且静动态回弹模量相差比较大,动态回弹模量大约为静态回弹模量的3.8～4.5倍.     

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.     

基于离心机法研究变重度压实黄土土—水特征曲线

为研究压实黄土土-水特征曲线,采用离心机对不同压实度黄土进行脱水试验.通过调节离心机转速得到不同吸力条件下压实黄土含水量以及重度的变化,将定重度的压实黄土土-水特征曲线和变重度的土-水特征曲线进行分析比较,得出不同压实度黄土土-水特征曲线的变化规律.结果表明:离心试验过程中土样重度随吸力增大而增加,其变化过程分为快速增大、慢速增大和基本稳定3个阶段,土样的重力含水量随基质吸力的逐渐增大而减小,在相同的含水量下,基质吸力随着压实度的增加而增大;考虑重度变化且吸力高于6 bar各组不同压实度试样土-水特征曲线基本重合,而并非未考虑重度土-水特征曲线的平行关系,因此测定压实黄土土-水特征曲线必须考虑重度的变化.     

黄土路基动态回弹模量与CBR相关关系

通过室内承载板法和重复加载三轴试验研究1种典型黄土路基土在最佳含水量、3种压实度下的回弹特性,分析了动态回弹模量与强度指标室内CBR的相关关系。重复加载三轴试验方法采用参照AASHTO路基土与未处治粒料回弹模量试验方法的三轴重复加载试验方法。研究结果表明,黄土路基动态回弹模量和CBR均随着压实度的增加而增加,动态模量与CBR和压实度呈幂函数关系。     

湖南非饱和红粘土工程性质的试验研究

为了研究湖南广泛分布且天然含水量较大的高液限红粘土的非饱和性质,以便有利于指导高速公路路基填筑及边坡防护的施工设计。本文主要通过非饱和土试验研究了红粘土的土-水特征曲线（SWCC）及非饱和土的力学土性参数,且分析了土的粒径对土水特征曲线的影响及不同吸力下红粘土的强度变化情况。     

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。     

细粒类路基土动态回弹模量试验与本构关系模型

选用砂土、粉土和黏土三种具有代表性的路基土，对不同含水率和压实度下的路基土进行动态回弹模量试验。结果表明：动态回弹模量随围压的增大而增大，随偏应力的增加而减小，受围压的影响更为显著；随含水率的增大而减小，随压实度的增大而增大，受含水率的影响更为显著。采用美国路面结构力学——经验法设计指南所推荐的模型形式为基础，选用塑性指数、CBR、含水率、压实度、偏应力和围压等作为考虑因素，建立了具有较高精度和适用性的路基土动态回弹模量预估模型，可为沥青路面结构设计及路面结构的非线性分析提供参考。     

基于径向基函数神经网络的路基土动态回弹模量

通过室内重复加载三轴试验测试某路基土在3个含水量(最佳含水量-3%、最佳含水量和最佳含水量+3%)和3个压实度(91%、96%和100%)下的动态回弹模量值,构建了基于径向基函数神经网络的路基土动态回弹模量预估模型,得到了模型的参数取值。模型参数重要性对比结果表明,影响路基土动态模量的因素的重要性顺序为:含水量压实度围压偏应力。     

电石灰改良盐渍土土水特征试验研究

测试电石灰改良土的土水特征曲线是电石灰改良土路基潮湿状态分析的关键。采用张力计法测试了不同压实度的电石灰改良土的土水特征曲线,利用非线性最小二乘法反演了van-Genuchten模型中的参数,分析了van-Genucht-en模型拟合电石灰改良土土水特征曲线的效果。结果表明：随着电石灰改良土体积含水率增加,改良土基质吸力逐渐减小;随着压实度的提高,电石灰改良土的体积饱和含水率升高,相同体积含水率的电石灰改良土的基质吸力增大;van-Ge-nuchten模型能很好地拟合电石灰改良土土水特征曲线。研究为电石灰改良土路基的潮湿状态分析提供了试验基础。     

商开高速公路粉性土路基填筑技术研究

粉性土是一种较难压实的土，试验证明恰当地使用振动压路机，合理地控制含水量可以使其达到规定的压实度。冲击碾对本次试验段粉性土的压实效果不明显。粉性土路基表层铺设低剂量的水泥土补强层可以使土基模量有所提高，并使粉性土路基表面的模量及弯沉检测得以实现。