考虑持水能力的黄泛区高液限黏土路用压实标准

黄河下游冲淤积在山东省形成了大量特殊的高液限黏土,由于沿线平原区路基填料极度匮乏,若弃之不用将造成极大损失.本文从施工期和运营期2个阶段对土体的强度和模量进行了试验探讨.黄泛区高液限黏土主要由高含量的磨圆粉粒及黏粒组成,高于最优含水率压实时,土体表现出空气体积率低、饱和度高的特点.基于滤纸试验,发现高进气值导致土体具有很强的持水性.基于不排水、不排气的三轴试验,获得了不同压实状态下土体归一化静强度和抗剪强度指标与饱和度、空气体积率的相关关系.该类土存在的最优饱和度为79%(相应空气体积率为8%).相较于土体的强度特征,黄泛区高液限黏土回弹模量受含水率的影响更敏感,含水率由20%增加至23%时,尽管路基依然保持稳定,但回弹模量的大幅衰减导致路基压缩应变增加近200%.结合我国和日本的路基压实控制标准,提出黄泛区高液限黏土的填筑含水率不应高于23%,空气体积率不高于8%(即压实度控制在90%及以上),以保证土体强度和模量的长期稳定性.     

基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法

为克服以往路基压实度快速检测法中需要繁琐的标定试验及忽视初始地应力对变形参数影响的缺陷,建立了路基压实度快速检测新方法.首先,基于孔隙介质理论,研究了孔隙率、变形模量及密度随路基材料变形而变化的规律;其次,引入分层总和法和分级加载思想,考虑初始地应力和路基变形均影响路基力学参数变化的特征,建立静力贯入条件下贯入荷载-沉降解析关系;然后,在路基静力贯入试验测得荷载-沉降试验曲线的基础上,利用自适应遗传退火算法反演得路基贯入荷载-沉降解析关系中的各参数,从而建立基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法;最后,通过工程实例对比可知,本文方法精确度满足工程要求,检测过程中无需繁琐的灌水法标定试验,能快速准确地检测路基压实度,表明了本文方法的合理性和可行性.     

南方湿热地区路基红黏土Shakedown临界应力水平试验研究

根据南方湿热地区气候特点和10条典型高速公路路基受力计算,制定路基红黏土的重复荷载动三轴试验方案;研究不同压实度、含水率、轴向应力水平、循环加载次数等条件下路基红黏土的塑性力学行为,并结合Shakedown概念,界定循环动荷载作用下红黏土的Shakedown临界应力水平。研究结果表明:压实度对红黏土临界应力水平影响较小,含水率对其影响显著,最佳含水率Com及110%Com,120%Com和130%Com对应的临界应力水平分别为70%,70%,60%和40%,据此可绘制南方湿热地区路基红黏土Shakedown临界应力包络线;设计时,应以施工含水率对应的临界应力水平作为路基受力的控制上限,从而保证路基的变形稳定和耐久性。     

乌鲁木齐地区低液限粉性土路基回弹模量的确定

采用路基回弹模量常用确定方法,利用试验段现场试验和室内试验的结果,对乌鲁木齐地区低液限粉性土的回弹模量取值进行了分析.研究结果表明,该地区的低液限粉性土,稠度与压实度对回弹模量均有显著影响,且稠度影响更为显著.建立了回弹模量与稠度及压实度预估关系式.根据试验结果对预估关系式的适用性进行了分析,结果表明该关系式拟和精度较高,可以用于该地区低液限粉性土回弹模量的预估.     

高液限土作为路堤填料时含水率控制指标研究

为了使高液限土在填筑过程中达到设计压实度,提出了容许含水率的概念.另外,对不同的高液限黏土进行压实度统计得出,压实过程中土的容许含水率与最优含水率的差值在6％左右时,压实度仍可以达到90％.采用普通直剪仪进行高液限土的快剪试验,得出含水率变化对高液限土抗剪强度产生影响,含水率越高,对应的抗剪强度越低,对应的c、φ值也相应降低.通过CBR试验结果分析,高液限土路堤只要满足容许含水率,就能具有较高的强度、较好的抗变形能力和良好的稳定性.     

三明高液限土路基压实标准分析

通过试验测定了三明高速公路典型高液限土样在不同含水率情况下的重型击实密度、泡水前后的强度和水稳性;分析了土样干密度、密实度、浸水CBR强度与含水量之间的关系.试验结果表明:在含水率为25%～32%范围内进行该高液限土路基的填筑压实,可以取得较高的路基强度和水稳定性;综合考虑路基的压实度和浸水CBR强度,三明高液限土在93区填筑的质量控制标准为含水率介于25%～30%之间,压实度≥93%.     

基于静力贯入的路基压实度确定方法

为了建立公路路基压实度检测的新方法,在研究静力贯入路基变形力学机理基础上,深入考虑路基土体变形的非线性特征,引进分级加载和地基沉降分析的分层总和分析的思想,结合增量广义虎克定律和Duncan-Chang模型,建立了以路基土体初始孔隙率、泊松比、粘聚力和内摩擦角等为参数的路基贯入荷载位移分析模型.基于上述静力贯入位移分析模型,根据实测路基静力贯入荷载位移曲线,引进自适应遗传模拟退火优化反演分析方法,建立了基于静力贯入试验的路基压实度检测方法,该方法不仅可以检测路基压实度,还可以测定路基土体其他物理力学参数,而且,该方法还具有检测速度快和效率高的特点.通过工程实例计算和与现有方法的对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性.     

影响胶粒三趾马红黏土的关键因素分析

三趾马红黏土的持水特征使其作为路基填料时容易导致一系列工程问题。通过四因素二次正交旋转试验设计,选取影响抗剪强度的四个主要因素含水率、压实度、胶粒粒径、胶粒掺量作为试验因子,以黏聚力c和内摩擦角φ作为指标进行三轴试验。研究发现含水率、压实度、胶粒掺量与c和φ间的关系可通过多项回归方程式进行表征。胶粒粒径对三趾马红黏土的c和φ未产生显著作用。当含水率处于5%~25%,压实度处于87%~99%,胶粒掺量处于5%~25%范围内,三趾马红黏土的c和φ随着含水率的减小,压实度的增加逐渐增加;但胶粒掺量越高,c越小,φ越大。压实度和含水率、压实度和胶粒掺量对三趾马红黏土的c和φ存在交互作用的影响;而含水率与胶粒掺量仅对三趾马红黏土φ的影响具有交互作用。此外,以c或φ为响应面的模型能较好的反映试验的实际情况。     

高液限土工程特性与路堤填筑方案

通过室内试验研究了高液限土基本特性,并结合现场试验路填筑试验,研究了不同类别高液限土的直接填筑性能和最优改良方案.结果表明:高液限土黏土和含砂高液限黏土可用于路堤直接填筑,填筑压实度可按88％标准控制,填筑厚度不宜大于8m,路基整体填筑高度不宜大于12m,宜按规范用包盖法整体填筑;高液限粉土及含砂高液限粉土因CBR值(...     

基于邓肯-张模型的低液限粉质黏土-砂的强度规律

目前研究中着重研究单一类型土体的力学特性,忽略了对各类型土体共存条件下的相互作用,各类土体间协调性研究仍有较大空白.根据现场实际工程状况以及对低液限粉质黏土-砂地层的研究需要,通过标准三轴实验研究低液限粉质黏土和砂大量共存地层含砂率和含水率因素对该地层强度变化的作用规律以及邓肯-张模型的适用性.试验研究表明:与粉质黏土层相比,低液限粉质黏土-砂层土体强度较小;低液限粉质黏土-砂层中含砂率对土体强度的影响存在明显的分界;低液限粉质黏土-砂地层含水率对土体强度的影响与含砂率和地应力有关;低液限粉质黏土-砂层较好地符合邓肯-张双曲线增量弹性模型.     

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%。     

低液限粘土路基的现场试验

结合靖边-延安高速公路工程实际及大量的现场试验结果,分析了低液限粘土路基的施工工艺、质量控制要点及现场试验方法,并对低液限粘土压实的机具选择、路堤填土合理分层厚度、压实质量控制和检测技术进行了研究.结果表明:选用虚铺厚度为30 cm、填土含水量(质量分数)超过最佳含水量+1%左右时,采用振动羊脚碾碾压6～7遍、20 t振动压路机振压4～5遍、静压1遍收面,土层内各分层压实度均已达到要求,压实效果最佳;低液限粘土是路堤施工的适宜填料,可在其普遍存在地区充分利用.     

DCP快速检测土体压实性能的室内试验

为了评价动态圆锥贯入仪（DynamicConePenetrometer,简称DCP）快速检测土体压实性能的合理性,选取湖南省典型的红粘土填料,室内制作6种不同含水率和3种不同压实度的土体压实试件,采用DCP快速检测了土体贯入度．同时,还进行了PFWD动模量和浸水前后CBR对比试验．回归分析表明,贯入度与含水率和压实度之间呈显著的多元线性关系,而与动模量和CBR值之间具有良好的幂函数关系．在压实度相同的情况下,当含水率小于最佳含水率时,贯入度随含水率的增加呈线性减小;而当含水率大于最佳含水率时,贯入度随含水率的增加呈线性增加．在含水率相同的条件下,贯入度随压实度增加呈线性减小,因此,DCP测试结果与土体压实质量和力学性能之间存在良好的相关性,可应用于土基压实性能的快速检测和评价。     

福建省典型填土路基施工的机械碾压组合

以福建省不同地区的8条高等级公路路基填土为例(低液限细粒土与低液限粗粒土),采用不同的压实机械组合,按照路基不同层位的压实标准对其进行碾压试验.结果表明:当路基填土松铺厚度为30 cm、碾压机械吨位为20~22 t、机械行驶速度在2~4 km·h~(-1)时,压实度达到93%、94%、96%所需强振碾压遍数分别为2~3、3~4、4~5遍.对黏土质砾路基,松铺厚度为40 cm、碾压机械吨位为22 t,压实度达到93%、94%、96%所需强振碾压遍数分别为1、2、4遍.对低液限粉土路基,碾压机械吨位为30 t,松铺厚度为35 cm,压实度达到93%所需强振碾压遍数为2遍;松铺厚度为45 cm,压实度达到94%、96%所需强振碾压遍数分别为4、5遍.     

黄土地区公路路基冲击压实试验

基于中国北方某湿陷性黄土路基工程,利用动力触探和面波法等方法对冲击压实工后的黄土路基进行对比检测。试验认为,冲击压实效果主要受路基填土含水量、起始压实度和颗粒组成等因素的影响;冲击压实能使路基整体强度得到均匀提高;可以用核子法、面波法、动力触探与标准贯入测试方法检测冲压质量。研究还表明,正确掌握试验与检测的时效性,有利于准确评价公路路基压实质量。     

压实度与初始含水率对红黏土崩解特性的影响

为了研究压实度和初始含水率对红黏土的崩解影响机制,将取自桂林市南郊的红黏土压制成不同压实度和初始含水率的试样,采用自制仪器进行崩解性试验,计算不同时间的累积崩解率.同时,基于非饱和土力学分析不同初始条件下红黏土的崩解机制.试验结果表明:非饱和红黏土的崩解率随压实度增大而增大,随初始含水率增大则先减小后增大,最优含水率土...     

快速液压夯动力补强效果无损评价试验研究

为了探究快速液压夯动力补强效果,对同种液压夯不同夯实次数处理过的路基开展瞬态面波无损检测,然后进行钻土取芯并开展土工试验,得到了含水率与压实度等相关土体参数随深度变化情况。基于瑞雷波波速及相关土体参数,建立了压实度经验模型,并通过实测数据进行了验证。试验结果表明：瑞雷波波速云图呈现明显的层状分布,干密度和压实度随着路基高程增加逐渐提高,在路基表面处,夯实2组的路基压实度与未夯实路基相比提高了1.95%,夯实4组的路基压实度与未夯实路基相比提高了3.13%;在路基表面处,夯实2组的路基干密度与未夯实路基相比提高了0.91%,夯实4组的路基干密度与未夯实路基相比提高了1.01%。进行瑞雷波速与原位试验实测纵向压实度关系曲线标定时考虑含水率对瑞雷波速的影响进行回归拟合,建立了相关性良好的波速-压实度经验模型,提高了基于瞬态面波的压实度检测方式精度。     

非饱和土路基水气迁移规律及其影响因素实验

非饱和黏土的水气迁移影响着路基服役期间的安全运行和长期使用性能的保障。研究非饱和土路基水气迁移规律对路基路床湿度的影响具有重要的工程应用价值和意义。本文通过室内试验模型,运用高低温交变恒温箱改变环境温度,模拟四季环境温度对水分迁移的影响。模拟非饱和黏性土气态水迁移过程,并进行影响因素的敏感性分析。获得非饱和黏性土的水气迁移规律并进行影响性因素评价,实验结果表明,非饱和土水气迁移过程中,含水率梯度对气态水迁移量影响较大;迁移时间对液态水迁移影响较大;低温环境下以液态水迁移为主,随环境温度升高气态水迁移量占比逐渐升高。含水率梯度,含水率水平,压实度,迁移时间,不同环境温度均对气态水迁移量均有贡献,其中压实度对其影响最小。在实际工程中应更重视水气两相迁移对路基土体性能的影响。     

低液限粉土的力学性能改善及试验分析

低液限粉土较一般土质粒径集中级配差,孔隙率大,毛细作用剧烈若直接用作路基填土会导致路基难以压实,强度低,水稳定性差,对路基造成极大的危害。根据相关的室内试验对低液限粉土特性进行分析,通过在低液限粉土掺入一定配比的改性加固材料如石灰、水泥、水玻璃、黏土等改善低液限粉土的物理特征,提高强度。试验证明掺入水泥和水玻璃能有效提高低液限粉土强度,水泥提高效果增幅较小,掺入小比例的水玻璃可以大幅提高粉土的强度。     

掺砂改良高液限土路基施工质量控制试验研究

为提升高液限土路基的稳定性，保证施工质量，通过对掺砂改良的高液限土进行CBR试验和击实试验，实现对掺砂改良高液限土路基施工的质量控制。研究结果显示，在高液限黏土内分别添加含量为12%、14%、16%和18%的中粗砂并用其铺设土路基后，可有效提升土路基CBR数值；中粗砂的添加含量为18%的改良高液限黏土的CBR数值最大、干密度数值最高、稳定性最好，同时其最佳含水率数值最低。