盐渍土区路基土层级配特征及阻盐效应分析

为研究盐渍土区域路基土层级配关键技术参数的选取与阻盐效应的关系,对盐渍土区已建路基土层开挖采样,分别进行颗粒分析实验、易溶盐含量测定和毛细管水上升实验,分析盐湖区盐渍土的颗粒级配、盐渍化强度和水盐运移上升高度计算方法。结果表明:研究区盐渍土为0.25~0.075 mm粒组含量有利于水盐运移,0.25 mm粒组含量不利于水盐运移。路基阻盐隔断层关键参数宜选择:级配2.0~5.0 mm粒组含量大于75%,厚度在300~1 000 mm,可有效隔断路基土层中的水盐运移,阻盐效果良好。     

强风化千枚岩路基填料室内水分迁移试验研究

水分是影响强风化千枚岩路基填料崩解、破碎的关键因素,决定着强风化千枚岩填筑路基的稳定性。通过滤纸试验测定了风化千枚岩填料的土水特征曲线,分析了该土样含水率与基质吸力的关系。应用自主研发的设备进行了强风化千枚岩填料水分迁移试验,通过对比试验分析了风积沙隔断层对强风化千枚岩填料水分迁移路径的影响,揭示了水分迁移机理。结果表明,风积沙隔断层可以改变强风化千枚岩填料的水分迁移特性,具有良好的隔水作用。     

地下水水位变动对土壤盐分运移的影响规律研究

通过对室内均质土柱试验,研究了地下水埋深在80cm．60cm、40cm的情况下,土壤盐分运移的变化及规律。结果表明：地下水埋深对土壤剖面的盐分分布影响显著。不同地下水埋深土柱积盐规律相似。随着地下水埋深逐渐增大,积盐的时间依次延长。当地下水埋深达到80cm时,在试验条件下以毛管水形式上升的地下水已经无法快速到达土柱表面,在该地下水埋深条件下土壤积盐强度不大。灌水后,土壤表层盐分随水分向下运动。     

不同土质回弹模量的试验探讨

路基弯沉值作为路基验收的一个重要技术指标,它主要决定于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力,即回弹模量。设计回弹模量值不仅决定路基弯沉值的大小,而且又是路面结构层厚度设计的重要参数。回弹模量取值的可靠与否关系到路基的整体强度和路面结构层的厚度。因此回弹模量的研究是一项非常重要的课题,我中心试验室对该课题做了大量的试验,最后总结出该地区粉性土、粘性土、石灰改善土的回弹模量值,供设计、施工参考。     

基于路基顶面温度的多年冻土区沥青路面结构

多年冻土地区路基路面稳定性及耐久性与路基底部多年冻土的存在状态密切相关。采用有限元方法,建立多年冻土地区路基与沥青路面结构温度场模型,分析了结构层厚度、结构组合变化对路基顶面温度的影响;利用灰关联方法,以温度稳定性最差的路面结构为参考,分析了不同路面结构间的关联程度。结果表明：增加路面结构层厚度或在路面结构中设置沥青碎石层、级配碎石层,在高温季节可以有效降低路基顶面温度;级配碎石层厚度与路面结构的温度优劣性相关,小于16cm时ACGR、AGR、ACR这3种沥青路面结构较好,大于16cm时ACGR、ACG、AGR这3种结构较好。研究结果可为多年冻土地区半刚性基层开裂处治及沥青路面结构选择提供参考。     

砂类盐渍土起胀含盐量的试验探讨

目前对盐渍土起胀含盐量的判定多是通过不同学者拟合的盐胀率计算公式反推算求得的,其结果莫衷一是,因此需采用试验方法予以明确.试验选择8种不同孔隙率(级配)的土样,在单次降温条件下观测其是否发生盐胀变形.通过试验发现:砂土起胀含盐量随着孔隙率增长呈现出先长后降的规律,这一规律在不同含水量条件下都有体现.这一现象与盐分在土颗粒间的结晶位置发生改变有关,孔隙率较小时,土壤饱和度较高,盐分多在孔隙内部结晶析出;当孔隙率增加后,土饱和度降低,盐分则转移到水膜较厚的颗粒接触点位置析出,因此启动盐胀所需盐分减少,起胀含盐量下降.     

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。     

级配碎石基层沥青路面合理沥青层厚度

为得到适用于级配碎石基层沥青路面的合理沥青层厚度,当级配碎石基层厚度为20cm时,利用BISAR 3.0程序计算不同沥青层厚度(4~36cm)路表和面层底部应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层内不同深度剪应力,进一步根据不同结构层的应力应变疲劳极限确定不同沥青层厚度级配碎石基层沥青路面结构疲劳开裂、永久变形和车辙的病害状况,根据路面结构使用性能和耐久性实现沥青层厚度的优选。为验证薄沥青层级配碎石基层路面结构力学响应和长期使用性能,采用足尺路面加速加载试验(APT),对5cm沥青层厚度路面结构的力学响应、长期使用性能及病害特征进行验证。结果表明:当级配碎石基层厚度为20cm时,沥青层不宜过薄,沥青层厚度h15cm时易产生过大的路表永久变形和自上而下的疲劳开裂;沥青层厚度为5~18cm时,存在较大的面层层底拉应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层最大剪应力的不利受力组合;沥青层厚度h1≥34cm时,可满足长寿命沥青路面的使用要求;若条件受限时,宜保证沥青层厚度h1≥18cm;由APT试验结果可知,沥青层厚度为5cm时,沥青层层底拉应变计算结果、路面结构剪应力计算结果与试验路实际使用状况基本符合,路面结构主要病害为车辙和永久变形,疲劳开裂并不明显,但路基顶面压应力计算值偏小,该值不宜作为路面结构设计依据。     

沥青路面雨水侵渗破坏的防治措施

雨水通过沥青面层空隙或缝隙,或者由分隔带或路肩渗入到路面结构内,若不能够及时予以排除,就会浸湿各结构层材料甚至路基土,使其强度下降,变形增加,承载力降低,使用寿命缩短。更为严重的是,进入路面结构层之间的空隙中的水分,在行车荷载的作用下,会成为高孔隙水压力和高流速的水流,冲刷层面材料并产生唧泥现象,促使     

粗粒盐渍土水盐迁移试验研究

为探究粗粒盐渍土水盐迁移特性,通过室内试验开展了不同细粒含量和盐分供给源的水盐迁移及时空分布特性研究.结果表明:粗粒土中细粒含量不同,盐溶液和盐渍土两种盐分供给源有不同的迁移规律.随细粒含量增加盐溶液供给源水盐迁移量逐渐减小,迁移速率最快的为10%细粒含量的土柱.随细粒含量增加盐渍土供给源短期水分迁移高度增加,整个土柱盐分迁移量增大,盐分迁移最显著的是30%细粒含量的土柱.因此粗粒盐渍土地区道路工程宜通过控制细粒土含量来抑制粗粒盐渍土水盐迁移.     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。     

基于地下水变位的路基顶面当量回弹模量预估

在分析总结国内外关于非饱和土土壤水分特征曲线相关研究资料的基础上，结合所提出的3种土的回弹模量预估方程，探讨建立基于地下水位变化的路基顶面当量回弹模量预估模型，并根据上海市罗山路实测数据对其进行验证分析．分析表明，该模型可以较为准确地预估路基顶面当量回弹模量．     

路基土湿度对路面结构的影响及处理措施研究

运营期间,路基土体的含水量常常大于施工时的控制含水量,因此处于潮湿或过湿状态,从而导致路基变软而引起路面结构破坏.利用弹性层状理论对漯河市农村公路常用路面结构进行了计算,结果表明,路基土体如湿度过大将会显著增大路面弯沉值和底基层内的拉应力,铺设灰土垫层则有助于减小这些指标,改善路基稳定性.分析了灰土垫层模量和垫层厚度的...     

基于土基反演模量一致性的刚性层设置方法

为了合理设置路面结构刚性层深度,提高模量反演结果的合理性,依托足尺环道试验路,利用落锤式弯沉仪(FWD),进行了路面各结构层逐层弯沉盆检测,分析了刚性层设置深度和荷载水平对逐层土基模量反演值的影响,建立了基于逐层土基反演模量一致性的刚性层深度设置模型.实例验证表明:与荷载水平相比,土基模量反演值受刚性层设置深度的影响较大;刚性层设置深度与路面等效厚度二者呈现指数相关性;与既有刚性层深度设置方法相比,该模型显著提高了土基反演模量一致性,逐层土基反演模量变异系数由12.9%以上降低为6.9%.     

基于弯沉盆参数的沥青路面动态弯沉综合修正系数

为了建立基于沥青路面动态参数设计方法的路面质量验收标准,对弯沉综合修正系数F进行了研究.利用ABAQUS有限元程序,引入土基的非线性本构模型及其他结构层的动态模量来计算路表理论弯沉.修筑室内足尺试验路,并利用FWD测试其弯沉,根据F的定义,计算试验路各结构的F值.分析<公路沥青路面设计规范>及已有研究成果中的F修正公式...     

融沉变形对柔性路面应力应变影响试验研究

为了研究多年冻土地区路基融沉变形对柔性路面力学性能的影响,采用松铺土和埋设工业冰块2种冻土路基融沉变形模拟方法,修建室内大尺度柔性路面结构试槽并逐层埋设传感器.采用承载板试验方法进行柔性路面面层和基层应力应变检测,通过检测数据的分析得出了融沉变形对柔性路面应力应变的影响规律.结果表明:松铺土测点和埋设工业冰块测点面层与...     

基于动变形控制法的软岩路基填筑材料回弹模量控制

根据路基路面变形协调原理,结合国内公路相关规范对路面弯沉的控制标准,获得软岩路基顶面动变形允许值;利用传递-反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解;采用Hankel数值逆变换技术计算出实例工程中典型软岩公路路基顶面的动变形,基于动变形控制法确定了不同软岩填筑区域对应填料的回弹模量临界值;根据现有公路规范规定的路基结构层厚度,提出满足动变形条件下的软岩填筑区域所需回弹模量控制要求,并以回弹模量为依据对软岩填料进行了分类.研究成果可为软岩填料分区优化填筑提供指导.     

横观各向同性的半刚性基层沥青路面结构

为了分析土基和沥青面层材料的横观各向同性特性对半刚性基层沥青路面结构的影响,基于建立的横观各向同性沥青路面设计理论,运用编制的基于该理论解的路面结构分析程序ANISOLAYER,利用沥青面层及土基横观各向同性特性,对半刚性基层沥青路表(路表面)弯沉进行了研究。同时运用ANISOLAYER程序分析了在不同厚度沥青面层及不同半刚性基层弹性模量情况下,土基横观各向同性特性对路面结构关键性设计指标的影响(路表弯沉、半刚性基层底部拉应力及路基顶部压应变,沥青层底应变为压应变或较小的拉应变,故未考虑)。研究结果表明:无论是面层还是土基,其各向异性度(水平弹性模量与垂直弹性模量之比)对路表弯沉的影响曲线变化趋势是一致的;随着土基水平模量的增加,延长了路面的寿命;随着半刚性基层弹性模量的增大,土基水平模量的变化对路表弯沉及基层底部拉应力的敏感性将降低,对路基顶部压应变的敏感性更加显著,但其绝对值较小。     

考虑蠕变损伤作用的高山草甸区路基冻胀特性——以贡觉至芒康公路为例

冻胀融沉现象是高山草甸区路基的主要病害,是急需解决的重要问题。对于季冻区路基,蠕变作用使得路基冻胀变形更加复杂,因此,建立一种考虑蠕变损伤作用的冻土数学模型尤为重要。将冻土视为非线性弹性体,考虑冻土体蠕变损伤作用,分别从水分场、温度场、应力场角度,基于各物理场的微分控制方程式及其之间的联系方程,建立冻土在三场耦合下的数学模型。基于该数学模型对高山草甸区路基进行数值计算。研究发现,路基的最大冻深位置在路基表面以下1.2 m处,冻结锋面推移最大深度达到距离路基顶端以下0.6 m处;在左右路基顶角、新旧路基填土交界处及坡脚拐点处易出现应力集中;最大水平位移约为6.44 mm,最大竖向位移约为15.8 mm,大致出现在两侧坡面与路基顶面交界角处,应重点加强两侧坡面及路基顶面交界角处的防冻胀处置措施。     

强蒸发地区路基温度分布特性及其预估模型

为准确掌握强蒸发地区受路面覆盖效应影响的砾类土路基温度场的时空分布特性和规律,通过全天候温度监测,展开该路基温度场分布特性的研究.研究结果表明,不同深度处的月平均温度总体呈余弦或正弦函数分布,但相位角随路基深度和升降温过程的不同而变化;受路面覆盖效应影响较无路面覆盖效应影响的路基内低温峰值略低而高温峰值略高,但其分布规律基本一致;温度梯度在不同的温度条件以及在不同深度处分布也不尽相同,最大温度梯度在低温季节下的90~150cm深度范围内.在此基础上针对升温过程和降温过程,提出了温度场预估模型,该模型具有较高的相关性,并为强蒸发地区考虑路面覆盖效应影响的路基内部水汽迁移和湿度分布特性研究提供基础.