水分迁移引起千枚岩填筑路基回弹模量衰变对路面结构力学特性的影响

为了分析水分迁移对千枚岩填筑路基回弹模量及其对路面结构力学特性的影响规律,基于水分补给条件下千枚岩填料回弹模量测试的试验结果,应用数值建模并分析了一般路基和路侧积水路基千枚岩填料路面结构层的力学特性,及路面结构层水平应力、轴向应力以及最大主应变的变化规律。结果表明:在试件底部补水条件下,各层含水率逐渐增大;随着深度的增加含水率呈现减小趋势;水分迁移引起土基回弹变形量逐渐增大,回弹模量大幅度降低,衰变率为60%;各路面结构层的方向应力及最大主应变随着回弹模量衰减率的改变产生较大变化,表现为边坡发生侧移和路面结构层容易发生不均匀沉降,进而形成纵向裂缝;基层是整个路面结构层的薄弱层,容易在过大拉应力作用下发生开裂,最终反射到面层并导致其出现反射裂缝,严重影响了道路整体的使用寿命。     

南疆盐渍土路基盐分迁移特性及阻盐技术研究

为研究南疆盐渍土地区城市道路在工后运营过程中路基盐分运移特性,依托阿拉尔市军垦大道延伸段工程,选取有代表性的试验路段,进行了自然环境条件下路基盐分迁移长期监测试验。基于实测数据,分析了盐分渗入路基路面的途径,提出了相应的隔断措施。试验结果表明:在横断面方向,即同一埋深不同水平距离位置的盐分由路两侧向路中心逐渐迁移,最后达到一种动态平衡;在竖直方向,即同一水平距离不同埋深位置的盐分由下向上迁移,并且在不同材料分界处出现聚盐区域。自上而下依次为,第一层处于级配砾石下基层中,第二层处于天然级配砂砾垫层中,第三层处于路基土上路床中。为此,提出双向截盐控盐的隔断措施,并通过ANSYS进行数值模拟,即在道路两侧与林带之间设置混凝土挡水墙阻断林带水携盐渗入路面结构层,在路基土顶面采用风积沙隔断层抑制毛细水携盐渗入路面结构层。     

浅谈风积沙路基施工方法

我国是一个多沙漠地区,风积沙分布广泛,给公路建设带来极大不便,将风积沙有效的利用,不但可以变废为宝,还可以大大的降低工程造价。风积沙路基施工一定要满足规范要求。风积沙路基工艺,风积沙路基压实度控制及检测技术等是施工中要控制的技术。本文通过风积沙地区路基施工实践,阐述了风积沙填筑路基的施工工艺,沙漠地区以风积沙为主,地表均为移动、半移动沙梁和沙丘,地表起伏多变,松散砂层厚。在风积沙地段施工上料非常困难,但利用风积沙作为填筑路基的材料,既可治理沙害,又可解决缺乏路基填料的问题,其料源广、成本低、工后沉降又少。风积沙不同于一般常规的路基填料,所以对于风积沙路基的施工必须采取特殊的施工工艺和压实方法,确保风积沙路基的施工质量,同时,必须采取合理有效的环境保护措施,对风积沙路基进行封闭保护,减少风蚀现象,避免污染环境。利用风积沙作为路基填料解决了沙漠地区无路基填料的难题,经济效益和社会效益显著。根据现场经验,就如何充分利用好风积沙填筑路基,就地取材进行了探讨。总结了如下施工方法。     

路基土水分扩散和冷凝迁移的室内模拟

为研究水分扩散和冷凝迁移引起的路基软化机理及影响因素,设计制作模拟路基竖向水分冷凝迁移和水平方向水分扩散迁移的试验装置。首先,模拟竖向温差条件,通过室内试验研究不同压实度路基土在温度梯度作用下的竖向水分冷凝迁移高度和迁移速率变化规律;然后,模拟晴雨交替和连续降雨条件,对不同晴雨交替循环、不同压实度和不同边坡坡度路基土的水分扩散迁移变化进行试验研究,得到了晴雨交替与连续降雨、不同土样压实度以及边坡坡度对路基土水分扩散迁移的影响规律。研究结果表明:路基土的压实度、路基边坡坡度以及晴雨交替循环等因素会对路基边坡的水分扩散迁移速率及迁移范围产生显著影响。路基土的水分扩散迁移是引发高填方路基含水率升高及路基软化的主要原因。     

泥质粉砂岩物理改良土路基长期动力稳定性分析

根据相关研究成果以及室内试验及现场测试结果,采用干湿循环击实、共振、临界动应力、动剪应变等参数对武广(武汉—广州)高速铁路中弱-强风化泥质粉砂岩物理改良土进行综合评价。研究结果表明:弱-强风化泥质粉砂岩物理改良土长期动力稳定性满足要求;动剪应变法对路基的长期动力稳定性评价要求更高,是一种较优的评价方法;采用综合方法进行评价分析可以更全面反映路基填料的长期动力稳定性;路基填料是否满足长期动力稳定性要求,可以首先通过室内试验以及理论分析进行初步评价。该研究成果可为我国高速铁路软岩改良土填筑路基的技术标准提供参考,也为高速铁路在建设前对路基的长期动力稳定性分析提供了思路。     

关于采用不同风积沙填筑厚度不同砂砾包边宽度的研究探讨

本项目沿线土质多为低液限粘土、粉土和粉细砂,大部分路段存在不同程度的盐渍化,程度为弱-强盐渍土,路基填筑需远运取砂砾土、风积沙。设计中要求利用风积沙做路基填料,采用砂砾土进行包边,部分路段原地面含水量较大,地基承载力较低,通过试验结果能充分风积沙,以提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价,推动工程施工技术进步。     

关于采用不同风积沙填筑厚度不同砂砾包边宽度的研究探讨

本项目沿线土质多为低液限粘土、粉土和粉细砂,大部分路段存在不同程度的盐渍化,程度为弱-强盐渍土,路基填筑需远运取砂砾土、风积沙。设计中要求利用风积沙做路基填料,采用砂砾土进行包边,部分路段原地面含水量较大,地基承载力较低,通过试验结果能充分风积沙,以提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价,推动工程施工技术进步。     

风积沙路基压实试验分析及应用

以金武高速公路路基工程风积沙路基填筑施工为例,主要对风积沙填筑路基压实试验进行分析,应用合理的试验检测方法,有效指导风积沙路基施工压实,确保了施工质量。为沙漠地区风积沙填筑路基施工提供了可靠的压实参数,积累了经验,其结果可供工程技术人员参考。     

风积沙填料路基施工技术

通过哈磴高速公路的施工,详细介绍了在沙化地区利用风积沙作填料路基的施工技术。     

关于采用不同风积沙填筑厚度不同砂砾包边宽度的研究探讨

本项目沿线土质多为低液限粘土、粉土和粉细砂,大部分路段存在不同程度的盐渍化,程度为弱-强盐渍土,路基填筑需远运取砂砾土、风积沙.设计中要求利用风积沙做路基填料,采用砂砾土进行包边,部分路段原地面含水量较大,地基承载力较低,通过试验结果能充分风积沙,以提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价,推动工程施工技术进步.     

千枚岩土掺入红黏土微观结构与压缩特性试验研究

千枚岩土和红黏土均为高液限土,不宜直接作为路基填料。为充分利用两种特殊土,通过在千枚岩土中掺入0、20%、40%、60%、80%、100%红黏土配制混合土,研究混合土的液塑限、微观结构与固结试验。试验结果表明:混合土的液限随掺合比的变化规律可以用三次函数表达,当掺合比为13%～52%时混合土的液限低于40%,填料为C组填料,符合该工程基床底层及以下层的应用标准。电镜试验结果表明,千枚岩土颗粒较均匀,红黏土颗粒较小且可以有效地嵌入千枚岩土空隙而改变原有的土的级配,因此混合土干密度较千枚岩土大。固结试验表明,混合土压缩系数随压实度的增加而减小,随红黏土掺合比呈二次函数减小,加入红黏土可以有效降低千枚岩土的压缩性。因此建议碾压方案为红黏土掺入50%,含水率为16%。     

基于年代数据的青藏高原东北部全新世风沙活动研究

本文对青藏高原东北部全新世风成沉积剖面的年代数据应用概率密度方法结合年代数据分布情况重建了该区全新世风沙活动历史.结果表明:青藏高原东北部早全新世风沙活动强烈,但也存在不同尺度的空间差异,表现在共和盆地、柴达木盆地及青海湖盆地风成砂都广泛发育,但青海湖盆地同期还有古土壤发育,冬给措纳湖流域在这一时期也有少量的风成砂层出现;中全新世古土壤广泛发育,风沙活动较弱,整个东北部具有较好的一致性;晚全新世以来,柴达木盆地和冬给措纳湖流域风成砂发育较好,而共和盆地古土壤广泛发育,同时青海湖盆地风成砂和古土壤均有出现,说明风沙活动强度的区域差异较大,这可能是由于局部地区受到了人为活动强烈干扰的影响.风沙活动强度与区域有效湿度密切相关,区域有效湿度较高时,风沙活动较弱;反之,风沙活动较强.另外,大面积湖泊的存在使得青海湖盆地和冬给措纳湖流域全新世风沙活动的特点与柴达木盆地和共和盆地不尽相同,湖泊水位与湖泊增湿降温效应的相互关系以及物源供给特点可能是造成这一现象的原因.年代数据的概率密度方法相对于频率统计直方图具有一定的优势,充分利用了单个年代数据符合正态分布的特点,能够反映年代数据的范围和精度.     

核电厂周边土壤中放射性核素60Co的淋溶迁移分布

 我国核电厂址目前主要以滨海厂址为主,周边土壤多为棕壤土和风砂土,关于核素¹³⁷Cs和⁸⁹Sr等核素在土壤中迁移分析较多,关于⁶⁰Co在棕壤土和风砂土中的迁移报道较少。本研究采用原状土柱法及同位素示踪技术,采集我国三代核电“国和一号”石岛湾示范厂址周边的原状土柱,开展放射性核素⁶⁰Co在棕壤土和风砂土中的淋溶垂直迁移实验,模拟核事故后放射性核素⁶⁰Co在2种土壤中的垂直迁移,分析影响⁶⁰Co垂直迁移的相关因素,预测核事故后⁶⁰Co对地下水的影响。实验结果表明,随着淋溶实验的增加,风砂土中⁶⁰Co迁移量比棕壤土中的大,但随着喷淋实验的进行差异渐趋减小;由于土壤对⁶⁰Co的极强吸附,导致淋溶水检测不到⁶⁰Co;经过为期3年的原状土柱实验,72.36%~85.26%的⁶⁰Co主要滞留于土壤表层0~5 cm范围内,因此⁶⁰Co短期内很难迁移到地下水中。土壤中⁶⁰Co比活度与距离土壤表层深度分布呈单项指数规律。     

基于无侧限抗压强度水泥稳定碎石风积沙基层配比研究

近年来,内蒙古地区沙漠化程度有逐年上升的趋势,当地的风积沙储量很大,若能够解决风积沙作为公路基层筑路材料使用问题,使其强度和稳定性达到基层建设标准使用要求,则筑路取料方便,运输经济。风积沙粒径均匀,天然含水率较低,透水性好,保水性能差,级配不良。采用悬浮密实结构选取水泥掺量为9%、10%、11%的掺配比例,组成水泥稳定碎石风积沙作为基层材料,在最佳含水率条件下,研究分析了不同配合比下7 d、28 d无侧限抗压强度值。通过水稳定系数,在相对高掺量水泥固化下,按照试验设定的配合比,对水泥稳定碎石风积沙的水稳定性进行了对比分析。     

风沙流中基于宏观颗粒模型的沙粒浓度分布

风沙侵蚀是造成土地沙化和干旱区地貌的主要原因,其中沙粒的浓度分布是研究输沙量、颗粒碰撞、风沙流结构等特征的主要影响因素,也是了解颗粒碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要研究内容。为了考虑沙粒与气流的力平衡、阻力和扭矩的变化、碰撞及摩擦等影响,运用了一种新的宏观颗粒模型(macroscopic particle model, MPM)研究沙粒在气流中的运动。与前人研究结果进行比较后发现,宏观颗粒模型在不需要任何附加模型的前提下,能实现风沙两相耦合的准直接数值模拟,根据沙粒运动速度云图所示的风沙流运动状态的不同,沙粒浓度的垂向分布会出现结论不一致的现象。颗粒流系统的内在非线性是造成风沙流运动状态不均匀、不一致的主要因素。数值模拟结果表明,利用MPM模型中的离散颗粒追踪、颗粒速度和位置等信息能够研究多相流条件下的风沙运动机理。     

欧拉颗粒流模型下的近床面风沙跃移速度分布特征

风沙运动中沙粒速度是风沙物理学研究的重要内容,为反映风沙流运动中沙粒相浓度变化及沙粒的速度分布,从多相流的角度出发,运用二维欧拉颗粒两相流模型对风沙的流动过程进行模拟.通过对比实验中沙粒的体积浓度随高度的变化,验证了模型的准确性,并在此基础上对沙相的运动信息进行统计分析,得到近床面风沙流的沙相速度分布.统计结果表明:在风沙跃移过程中,沙粒体积分数随高度的变化呈指数衰减,并在近地面附近出现浓度饱和层,饱和层沙粒体积分数的数量级为10-7,且在饱和层上方浓度衰减加快.通过对体积分数大于等于10-7的沙粒速度信息进行统计,得到不同时刻沙相速度分布,并给出相应的速度分布概率密度函数.     

水泥稳定风积沙基层抗剪强度试验研究

近年来,内蒙古锡林浩特地区沙漠化程度逐年上升,当地的风积沙储量很大,筑路取料方便,运输经济;而风积沙为不良的筑路材料,若能够解决风积沙作为基层筑路材料使用问题,使其强度和稳定性达到基层建设标准的规范使用要求,不失为修筑沙漠地区公路材料提供了一种新的选择。基于此,在内蒙古地区风积沙特性研究的基础上,对其掺入了一定量的水泥,研究探讨了水泥稳定风积沙作为道路施工的基层材料的抗剪强度,得出不同水泥掺量对风积沙基层抗剪强度影响因素以及作用机理。通过试验得出,水泥稳定风积沙的抗剪强度会随着水泥掺量的改变发生较大变化,在一定程度上对沙漠地区风积沙作为筑路材料施工提供了些许参考价值。     

含水率对滑带土力学特性的影响研究

通过4组不同含水率千枚岩碎屑土滑带样的三轴排水剪切试验,研究了含水率对滑带土力学特性的影响。研究表明:千枚岩碎屑土滑带样三轴剪切破坏后没有明显的剪切面;应力应变曲线总体上表现为硬化型,且呈现出明显的非线性;随千枚岩碎屑土滑带样的含水率增大,其粘聚力和内摩擦角都是减小的,但敏感性有所不同。     

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。     

近床面风沙输移风洞实验的光学测量研究进展

 近床面风沙输移是一个复杂的多尺度非线性随机过程,一直以来都是风沙物理学领域持续关注的热点问题,对此过程的准确测量则变得尤为关键。本文回顾了近年来针对近床面风沙输移风洞实验的光学测量技术,主要包括激光测速、高速摄影及一些新兴手段,并简要评价了其特点和适用性。最后,对目前存在的问题及未来的发展趋势进行了探讨。