干密度对路基性能的影响研究

通过滤纸法试验,测得3种干密度下的土-水特征曲线,拟合得到3种干密度下的Van Genuchten模型参数,分析干密度对土-水特征曲线及Van Genuchten模型参数的影响。通过室内回弹模量试验,分析压实度和含水率对回弹模量的影响,并建立回弹模量与压实度和含水率之间的关系式。基于水力耦合机制,结合试验结果建立地下水位变化作用下的路基湿度及变形的动态响应模型,计算地下水位从-6 m上升到-3 m后,路基的含水率和回弹模量分布以及路基的变形。计算结果表明,干密度对土-水特征曲线Van Genuchten模型参数产生显著影响,饱和体积含水率随着干密度的增大线性减小,残余体积含水率随着干密度的增大线性增大,参数a与进气值的倒数线性相关,参数n随干密度的增大线性增大;回弹模量随着含水率的增大而减小,随着干密度的增大而增大;地下水位上升导致路基土的含水率显著增加,回弹模量明显下降,引起不可忽视的路基变形;不同填筑压实度下,地下水位变化引起的路基变形差异很明显,控制路基土的压实度是提高路基土性能的有效途径。     

粉土改良膨胀土的路用性能与现场试验

为探究粉土对膨胀土的改良效果,对不同粉土占比改良膨胀土进行了胀缩特性、路用性能和微观结构测试。研究表明：掺入粉土改变了膨胀土土体颗粒成分及结构,抑制了膨胀土的胀缩潜势;随着粉土颗粒的增加,膨胀土的密实度和无侧限抗压强度均先增大后减小,最大干密度在粉土占比为40%时达到1.889 g/cm³,无侧限抗压强度在粉土占比为10%时最大,加州承载比(CBR)值持续显著提高,回弹模量呈下降趋势,均满足规范要求;验证了粉土改良膨胀土的可行性,确定了最佳配合比为粉土掺量40%。为便于现场施工,并考虑现场拌和均匀程度,先掺入3%低剂量石灰对膨胀土进行“砂化”,降低膨胀土黏性使其破碎。在此基础上,采用粉土掺量40%对膨胀土进行改良后用于高速公路路堤填筑,并开展了现场压实度、CBR值、弯沉值等测试。现场试验结果表明：现场填筑联合改良试验段和单一石灰改良对照段整体压实质量良好,但试验段压实度易受粉土均匀程度影响而降低;试验段路基CBR值和路基弯沉与对照段相当,粉土改良有效弥补了相对于对照段减少的2%石灰所提供的强度。     

浸水环境下重载铁路改良土路基动力特性研究

浸水入渗与重载列车动载耦合作用下路基的动力响应程度更突出,对行车安全及路基长期稳定提出更严要求。为揭示重载列车动载作用下干燥与浸水路基的动力特性,依托浩吉（浩勒报吉－吉安）重载铁路工程背景,开展循环加载400万的现场激振试验,利用激振设备和配重块组合模拟了轴重25～30 t、速度120 km/h列车动载作用。试验结果表明：路基干燥与浸水状态下,动应力与加速度沿路基深度变化趋势吻合,传至基床底层底面衰减量可达80%;浸水入渗与列车动载的加剧作用更多体现在基床表层与底层的衔接处,相同荷载条件下,衔接处浸水路基的动应力最大可提高28%;相较而言,加速度受浸水环境影响的敏感性远低于动应力;对比可知,沿路基深度范围内动应力水平远小于同位置填料的临界动应力,试验结束路基面累积变形小于5 mm,且呈收敛趋势,说明无论从动强度还是动变形角度来评估,水泥掺量3%～5%改良膨胀土用作基床底层及以下路堤填料时均能满足稳定需求。该研究成果能够对重载铁路改良膨胀土路基的精细化建设养修提供理论参考。     

禹(门口)阎(良)黄土路基填料强度规律

黄土路基填料的强度特性直接关系到路基的稳定和边坡坡度的选取,是黄土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。采用三轴试验、振动压实试验和CBR试验和回弹模量试验分析了压实黄土的抗剪强度特性、CBR值和回弹模量的变化规律。研究表明,压实黄土粘聚力C与含水率w的关系可以用幂函数的形式表示,即C=kw-b,粘聚力C值比内摩擦角φ值变化范围大得多;压实黄土CBR值难以满足规范对于路基填料最小CBR的要求,建议改进水浸泡时间来测定黄土室内CBR值。推荐参数条件下振动压实黄土最佳含水率、最大干密度都比室内击实的要小,而回弹模量比室内击实的要大。     

炭质页岩的颗粒破碎及其路用性能试验研究

为综合评估炭质页岩的路用性能,充分认识炭质页岩的颗粒破碎行为,测试了炭质页岩块在循环压实过程中各粒组含量的演化规律,结合室内击实试验阐述了颗粒破碎对炭质页岩击实性能的影响,确定了最佳填筑级配,并依据最佳级配进行三轴湿化变形试验,从颗粒破碎角度分析了炭质页岩填料湿化变形的变化规律,最后对炭质页岩现场填筑效果进行了验证。结果表明：炭质页岩压实过程经历结构调整、颗粒破碎、压缩变形3个阶段,形成的相对稳定级配结构为其用作路堤填料提供了基础;填料最大干密度形成机制受颗粒破碎过程中粒径为20～40 mm与粒径小于2 mm颗粒含量变化的影响较大,随粗料含量增加,试样相对破碎率线性增大,最大干密度呈先增大后减小变化,最优粗料含量约为70%;湿化变形是混合料颗粒破碎的外在表现,浸水湿化后混合料强度降低约40%,可采用相对破碎率 B_r 预估混合料遇水产生的湿化变形量,并建立了相对破碎率与围压、应力水平间的数学关系式;现场填筑过程中路堤压实度检测与沉降观测表明,炭质页岩路堤的最佳铺松厚度约为40 cm。     

强风化软岩路基填筑适宜性研究

通过对强风化软岩压实特性试验研究表明,填料的承载比（CBR值）随压实度的增大而增大,填料具有良好的压实性能,可用于高等级公路路基填筑;同时,利用室内三轴剪切仪模拟接近实际的应力路径,对强风化软岩进行干-湿双线平行试验和在复杂应力状态下不同压实度的湿化变形试验,试验结果表明：路面不发生开裂或塑性破坏的临界应变值为2 %;随着压实度的增大,湿化变形随之减小;在围压200 kPa时,随着偏应力的增大,剪胀也增大。将试验成果用于湘潭市昭山大道路基填筑,提出了路基95区换填黏性土、湿法填筑和提高90区压实度等施工措施。     

湘南地区红黏土动态回弹模量试验与预估模型研究

湘南地区广泛分布红黏土,它具有天然含水率高、孔隙比大及结构性强等特点,可用于特殊路基填料。为获得红黏土的动态回弹性能,利用动三轴试验研究了偏应力、围压应力和体应力对红黏土动态回弹模量的影响。结果表明：动态回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随偏应力的增大而减小;动态回弹模量受含水率影响较大,并在最佳含水率附近达到最大值。基于试验揭示的动态回弹模量与应力的相关性,采用3种应力相关的典型动态回弹模量预估模型对试验数据进行回归分析,进而遴选出最佳预估模型。误差分析表明,对于湘南地区红黏土,考虑偏应力和围压应力的回弹模量预估模型具有更高的决定系数,能更好地拟合红黏土的动态回弹模量。动态回弹模量试验结果和遴选的预估模型将为湘南地区红黏土路基设计提供试验和理论依据。     

红黏土路基填筑压实度控制指标探讨

红黏土属于一类典型的特殊土,路基施工规范指出,特殊填料进行填筑路基时可根据具体情况适当降低压实度要求,并且规定有些高液限、高塑指黏土不能直接作为路基填料填筑。利用某高速公路处的红黏土进行了重型击实和承载比试验,试验结果表明：红黏土在最优含水率附近具有很强的水敏性。最优含水率点对应的CBR值并非最大值,其最大CBR值对应的含水率大于最优含水率3%左右,在此基础上结合土体的强度、压缩性、胀缩性、渗透性等指标随压实度变化的规律,确定该桩号红黏土作为下路堤填料其压实度可降低2.5%,填筑含水率控制在35%左右。     

基于尖点突变理论的软岩弃渣路堤局部稳定性分析

为充分利用现场材料资源,达到节约成本的目的,文章基于筛分试验、击实试验、承载比试验（CBR试验）,分析了软岩弃渣的工程特性;其次,以路基沉降监测为基础,采用尖点突变理论分析路基填筑后的稳定性;再利用粒子群优化极限学习机模型（PSO-ELM）对路基变形进行预测,以评价路基稳定性的发展趋势。研究结果表明:成武高速的软岩弃渣具有较好的级配,且最优含水率条件下的CBR值符合路堤设计要求,说明软岩弃渣作为路基填料的可行性;在现场监测结果中,Ⅰ号监测断面的最大沉降量为71.3 mm,Ⅱ号监测断面的最大沉降量为61.4 mm;在尖点突变理论的整体稳定性分析中,两监测点的突变特征值均大于零,路基处于稳定状态;同时,在分阶段的稳定性分析中,不同阶段的突变特征值也大于零,并随沉降时间的增加,突变特征值具减小趋势,得出路基在不同沉降阶段也处于稳定状态;通过变形预测,得出两监测点均具有较高的预测精度,验证了PSO-ELM模型在路基变形预测中的适用性,并得出路基稳定性的发展趋势趋于稳定,验证了软岩弃渣在路基填筑中具有适用性。     

绢云母片岩粗粒料改性试验研究

绢云母片岩属极软岩,强度低,直接作为路基填料难以压实,易造成路基沉陷、路面开裂等不良工程现象。通过对绢云母片岩及其4种改性方案进行表面振动压实试验、室内重型击实试验、室内CBR试验以及回弹模量试验研究,探讨绢云母片岩经改性后用作高速公路路基填料的适用性。试验表明,绢云母片岩最大干密度采用室内重型击实与表面振动压实试验结果相差较大,采用表面振动压实时为1.92 g/cm3,采用室内重型击实时为2.01 g/cm3。主要原因是由于绢云母片岩颗粒破碎的结果。绢云母片岩及其4种改性粗粒土的在最优含水率附近的较宽范围内的变动对压实效果的影响不大,有利于填料的压实。绢云母片岩的回弹模量E较低,小于32 MPa,经改性后的土料的回弹模量均有显著提高,均达到50 MPa以上。添加20%红砂岩和20%黏性土的试料CBR值均只有3.7,添加3%水泥和5%水泥的试料CBR值上升明显。绢云母片岩经添加3%、5%的水泥化学改性后可用于高速公路上路堤及路床填筑。     

风化软岩填筑路基可行性室内试验研究

针对武广客运铁路专线沿线遇到的大量软质千枚状板岩和泥质粉砂岩,在分析风化软岩基本矿物成分、耐崩解性的基础上,结合风化软岩岩块力学强度和击实试验结果,初步判定了风化软岩填筑路基的可行性,同时提出了软岩填筑路基可行性的初步判定方法。     

Subgrade fatigue life effects due to a pressurized void

The effect on the fatigue life of a subgrade beneath a uniformly loaded cement concrete runway, when detonation gases have formed a void in the subgrade is considered. The research models numerically the runway and the subgrade and considers the void when empty, partially filled, and filled. The void may or may not be pressurized. Pressurizing the void reduces the downward vertical runway surface displacements. In only two of the 90 numerical models considered did pressurizing the void increase the subgrade fatigue life. In the subgrade outside the cone of disturbance, the fatigue life was significantly reduced.     

花岗岩全风化土湿化变形及强度的试验研究

基于某高速公路路基花岗岩全风化土浸水湿化的情况,采用GDS非饱和三轴仪进行了接近实际应力路径下三轴“单线法”湿化变形试验,研究了试样在不同围压、不同湿化应力水平下的湿化情况,得到了试样在湿化前后应力-应变曲线,轴变与体变间的变化规律,经成果分析表明,试样在湿化过程中均产生了轴变与体变,并且经湿化变形后产生了各向异性。当初始有效围压相同时,各湿化应力水平下的抗剪强度指标c、? 值近似相等,与干样相比,湿样的黏聚力c值减少明显,内摩擦角? 值变化不大。在初始有效围压较低情况下,试样约在轴向应变达10%左右时体积变形由剪缩变为剪胀,而在初始有效围压较高的情况下则没发生类似的现象。     

Compacting Deformation Engineering Characteristics of Weathered Soft Rock Mixture in Subgrade

The engineering characteristics of weathered soft rock are important contents of soft rock mechanics. They also play a significant role in compacting deformation, which has been known to exert a significant amount of influence on the stability of highway filling subgrade engineering. In an effort to investigate this aspect of the problem, compacting tests and unconfined compressive strength tests have been carried out on weathered argillaceous slate and pelitic siitstone rocks, which are broken and graded before the test. The testing results indicate that the relationships of both between stress and strain and between axial strain and tangent modulus are exponential relationships; the size of the grain plays some influence on the deformation modulus, whereas the water content impacts the compressive strength greatly, which shows quadratic function; the unconfined compressive strength is linear with the dry density of loose soft rock mixtures. Therefore, the water content must be controlled in both the design and the construction of subgrade engineering of soft rock filling, and at the same time some effective measures should be taken to reach the requirement of compaction.     

旧路改建高速公路中地基强夯效应测试与工艺参数分析

旧路改建高速公路遇到的最主要的问题是地基的不均匀沉降。数值分析表明,对新的天然地基进行处理是解决这一问题的关键。强夯是加固地基的一种有效措施,为了对强夯工艺参数进行优化研究,对夯锤冲击地面过程中产生的动孔隙水压力、动土应力以及夯后超静孔隙水压力的消散过程进行了跟踪测试与分析。结果表明,对以风化料为主的地基,最大夯击数不宜超过4击,而且铺底夯完成2d后就可进行满夯。     

某一级公路路基填土膨胀性试验

通过对某一级公路路基填土的天然含水量、液限、塑限、颗粒组成、矿物成分、自由膨胀率、胀缩总率等试验研究，运用塑性图，并综合各项指标对路基填土的膨胀性做了评价。结果认为，此路基填土为高液限和塑限的淤泥质软土，天然状态下具有弱膨胀性。通过对路基填土的击实试验和承载比试验表明，填土压实之后具有一定的膨胀性，在含水量变化差异性影响下的胀缩变形可能导致路基开裂。     

皖南某高速公路强风化千枚质板岩边坡变形特征及稳定性分析

以皖南地区某强烈变形的强风化千枚质板岩边坡为例,通过对其工程地质条件的调查,结合边坡岩体结构类型和结构面组合特征,对其变形破坏特征及稳定性进行了分析和评价。研究结果表明,边坡的变形受坡内软弱岩体(挤压破碎带)控制,剪应力的集中易使坡体产生圆弧形滑动,据此定量评价边坡的稳定性,提出合理的支护方案,减小地质灾害发生的可能。     

青藏公路路基变形分析

为研究青藏公路多年冻土人为上限在退化过程中对路基变形产生的影响过程和程度, 在唐古拉山以南选择了3处具有代表性的路面进行了为期2 a的路面变形观测. 资料表明, 在多年冻土人为上限退化过程中随着公路路基结构、冻土类型的不同, 路基变形从冻胀和融沉过程、冻胀量和融沉量、发生的时间都有很大的不同. 在高含冰量多年冻土区采用半挖半填结构产生的路基变形最为剧烈, 在含冰量相对少且采用较高路堤结构的地段路基变形过程相对平缓. 同时结合探地雷达的勘察结果对路基下的融化区、多年冻土区的内部结构进行了分析. 结果显示,多年冻土人为上限的下移、地下冰的融化会在多年冻土人为上限以上的地质体中导致较强烈的层间错动和扰动.