公路二灰稳定风化砂基层的试验分析

以某公路工程为例,采用二灰稳定风化砂作为基层材料,试验检测风化砂、生石灰和粉煤灰原材料的基本性质,并通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验和回弹模量试验,确定二灰稳定风化砂混合料的配合比,即二灰比为1∶3,石灰掺量为8%,能够满足公路基层抗拉强度、刚度和承载力的施工要求。

龄期及水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪指标的影响

文章以湖北省宜昌市的风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同用量的水泥,在不同养护龄期7、14、21、28d后进行标准直接剪切试验,研究了不同养护龄期以及不同水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响规律。室内试验研究表明:水泥可以显著提高风化砂的抗剪强度;在相同的龄期状态下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着水泥掺量的增加而迅速增大,内摩擦角随着水泥掺量的增加先增大后减小;在相同的水泥掺量下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着龄期的增长缓慢增大,内摩擦角随龄期的增加逐渐增大,速度先快后慢;增加水泥稳定风化砂的养护龄期,也可以提高其抗剪强度。

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为<0.5mm、0.5mm≤d<1mm及1mm≤d<2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d<2mm和0.5mm≤d<1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为<0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d<2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d<1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为<0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。

风化砂改良高液限红粘土强度特性试验研究

针对高液限红粘土易收缩、可压实及水稳定性差等不良性质,该文开展了风化细砂改良高液限红粘土研究。分别研究了不同比例风化细砂改良的高液限红粘土的抗剪强度、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度和回弹模量,得到了不同掺砂比例下高液限红粘土的黏聚力、内摩擦角、CBR值、无侧限抗压强度和回弹模量。研究结果表明,掺砂能够明显提高红粘土的CBR值、回弹模量和内摩擦角,但降低了改良土的抗剪强度、无侧限抗压强度和粘聚力;掺砂对红粘土内摩擦角的影响小于对粘聚力的影响;抗剪强度指标随着掺砂比例的改变呈现不同的变化趋势,掺砂比例从0%增加到10%时,抗剪强度指标的变化幅度较小,当掺砂比例从40%增加到50%时,抗剪强度指标变化幅度最大。掺砂后改良土无侧限抗压强度平均值和代表值均降低,且二者随掺砂比例的变化趋势一致,掺砂比例从0%增加到40%时,抗压强度急剧下降,掺砂比例大于40%时,抗压强度下降平缓。改良土的CBR值和回弹模量随掺砂比例的变化趋势一致,当掺砂比例从0%增加到10%时,改良土的CBR和回弹模量增加幅度较小;当掺砂比例从10%增加到30%,改良土的CBR和回弹模量急剧增加,增加幅度最大;当掺砂比例大于30%时,CBR和回弹模量的增加趋势趋于平缓。研究结果还表明,掺入风化砂可有效降低红粘土的液限、塑性指数及收缩特性,当风化砂掺量超过10%后,红粘土的胀缩总率小于0.7%,达到了路基填料的标准。综合考虑掺砂比例对强度指标的影响,认为掺砂比例为30%时效果最好。

冻融循环影响风化砂改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

本文以三峡库区广泛分布的风化砂来改良膨胀土,通过在膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,进行1、3、6、9、12次冻融循环,最后对不同冻融循环次数作用后改良膨胀土制备样进行直接剪切试验,测定不同掺砂量及不同冻融次数下,各试样的强度参数,得出冻融循环对风化砂改良膨胀土抗剪强度指标及强度规律的影响。试验结果表明:在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的抗剪指标和抗剪强度随冻融循环次数的增大而减小,最后逐渐趋于稳定,其中黏聚力与冻融循环次数呈对数关系;在同一冻融循环次数下,黏聚力随掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随掺砂比例的增大而增大。

风化砂改良膨胀土机理及边坡稳定性分析

研究了风化砂改良膨胀土的作用机理,揭示了风化砂与膨胀土发生的物理化学反应,得到了风化砂掺量与膨胀土的胀缩特性及强度特性之间存在的关系.结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路施工项目,采用条分法对填土高度为10 m路堤的整体稳定性进行了分析.结果表明:现采用原状膨胀土填筑路堤安全系数较小,不能满足规范要求;而采用风化砂改良之后的膨胀土填筑的路堤边坡稳定系数比原状膨胀土均有显著提高,能够满足规范要求;路基的安全系数随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到20%,改良膨胀土填筑的路基安全系数达到最大值.

干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性

为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律,采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验,探究试样的线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理,建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明：线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小,经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定,且风化砂掺量由0增至20%时,线缩率及体缩率的降低幅度最大;随着干湿循环次数的增加,收缩指数呈指数函数降低,在4～5次干湿循环后,收缩系数基本趋于稳定,缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加,且随着风化砂掺量的增加,干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小;胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定,在干湿循环作用下通过掺入风化砂,可以有效降低土体的胀缩总率,并使之达到路基填土的标准。

风化砂改良膨胀土对抗剪强度指标的影响研究

通过对比分析石灰、水泥、粉煤灰改良膨胀土对抗剪强度指标的影响,引入风化砂改良膨胀土对抗剪强度指标影响的研究。在膨胀土中掺入不同比例的风化砂,进行了直剪试验。结果表明:掺入风化砂能有效提高膨胀土的抗剪强度;粘聚力随着掺砂比例的增加而逐渐减小,内摩擦角则随着掺砂比例的增加先增大后减小。改变掺砂膨胀土的含水率,进行直剪试验,结果得出:同一掺砂比例下的粘聚力与内摩擦角均随着含水率的增加先增大后减小。掺入不同比例风化砂进行胀缩特性试验得出:掺风化砂能有效抑制膨胀土的膨胀性和收缩性,改良后的胀缩总率低于0.7%,能达到路基填料的标准。综合考虑掺砂比例和含水率对膨胀土抗剪强度指标的影响,可以得出:当掺砂比例为30%、含水率为10%时,掺砂膨胀土的抗剪强度指标达到最佳值。

水泥稳定废弃风化砂无侧限抗压强度试验研究

文章以三峡库区广泛分布的废弃风化砂为研究对象,采用3%、5%、7%、9%的水泥稳定废弃的风化砂,在标准条件下,分别养护7 d、14 d、21 d、28 d后,进行无侧限抗压强度试验。试验研究结果表明:水泥稳定废弃风化砂可以用作各级公路的基层和底基层,其无侧限抗压强度能达到规范要求的值。在各级龄期下,水泥稳定废弃风化砂无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增大,且增长的幅度先逐渐增大后逐渐减小;在各级水泥掺量下,水泥稳定废弃风化砂的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,且随着龄期的增长,其增加幅度逐渐减小。通过拟合分析,建立起了水泥稳定风化砂的无侧限抗压强度、水泥掺量及龄期三者之间的函数关系,可以由此计算出某一水泥掺量、某一龄期下水泥稳定风化砂的无侧限抗压强度。

利用风化砂改良膨胀土路基的探讨

根据湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程所在地广泛分布的膨胀土及风化砂,采用风化砂改良膨胀土用作路基填料,对掺入不同比例风化砂改良后的膨胀土进行膨胀性试验及力学强度试验,在实验室中验证了风化砂改良膨胀土作路基填料的可行性。在此基础上,剖析了风化砂改良膨胀土的原理,并与其他材料改良膨胀土的原理及性质进行比较,指出了其优越性所在。最后,介绍了风化砂改良膨胀土路基施工的工艺流程及施工过程中要控制的关键点,对施工后的路基进行了沉降观测,进一步证明了风化砂改良膨胀土路基的可行性,为同类工程施工提供参考依据。

风化砂改良膨胀土膨胀特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程及风化砂改良膨胀土路基施工项目,对膨胀土掺入不同比例的风化砂配制试件,进行自由膨胀率、无荷膨胀率、25 kPa和50 kPa有荷膨胀率以及膨胀力的试验研究,得到了不同掺砂比例下膨胀土的膨胀率和膨胀力指标。研究发现:掺砂对抑制膨胀土的膨胀是有效的,经过风化砂改良的膨胀土的自由膨胀率小于35%,达到了路基施工规范的要求。不同的掺砂量对改良膨胀土的膨胀指标有着显著的影响:当掺砂比例为10%时,自由膨胀率、膨胀力降低最为显著;当掺砂比例为40%～50%时,25 kPa有荷膨胀率的变化最为明显;掺砂比例为30%～40%,50 kPa有荷膨胀率变化的幅度最大;掺砂比例为40%时,荷载的增加对抑制膨胀性效果最明显;掺砂比例对无荷膨胀率影响很小,基本呈平缓线性变化。通过对掺砂效果的综合比较,掺砂10%能最快最经济抑制膨胀。

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10％,20％,30％,40％,50％比例掺入膨胀土中,分别进行0～5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响.试验结果表明：①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定.综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30％时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全.

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土CBR特性影响研究

探讨了干湿循环效应对风化砂改良膨胀土CBR特性的影响,深入分析了改良膨胀土的CBR膨胀率随干湿循环次数及风化砂掺量的变化规律.研究表明：（1）掺风化砂可有效抑制由于干湿循环效应所带来的CBR的衰减,风化砂掺量为40％时,抑制效果最好;（2）随着干湿循环次数的增加,风化砂改良膨胀土的CBR值逐渐衰减,当干湿循环至4～5次时,CBR值逐渐趋于稳定.（3）掺风化砂对由于干湿循环效应所造成的试件表面开裂、崩解有很好的抑制效果.

风化砂改良膨胀土击实特性研究

结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,通过筛分和室内重型击实试验研究天然级配和不同粒径风化砂对膨胀土击实指标的影响.结果表明,掺入风化砂之后,膨胀土的颗粒分布曲线发生变化,改善了膨胀土的含水特性和压实特性:随着掺砂比例的增大,掺砂土样的最佳含水率降低、最大干密度增大;掺入风化砂的粒径越大,掺砂土样的最大干密度越大、最佳含水量越低,越能够降低膨胀土的施工和控制难度.

干湿循环对风化砂改良膨胀土回弹模量影响研究

以湖北宜昌弱膨胀土为研究对象,通过掺砂改良后的室内回弹模量试验,研究了改良膨胀土的回弹模量与干湿循环次数、风化砂掺量之间的关系。结果表明：1在相同的风化砂掺量下,改良膨胀土的回弹模量随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,回弹模量的衰减幅度在第1次干湿循环时达到最大,之后逐渐减小,当干湿循环进行至4~5次时,回弹模量基本趋于稳定,回弹模量与干湿循环次数可以用指数函数关系进行拟合,且相关性较好;2在经历相同的干湿循环后,随着风化砂掺量的增加,回弹模量衰减幅度以及土体微裂缝的数量逐渐减小;3通过综合考虑干湿循环次数以及风化砂掺量的耦合影响,建立了干湿循环作用下掺砂改良膨胀土回弹模量的三维非线性预估模型,该预估模型参数较少,形式简单,准确性较高,具有一定的推广价值。

不同剪切速率对风化砂改良膨胀土抗剪强度指标的影响

土的抗剪强度指标受含水率、剪切速率以及土样的类别等多个因素的影响。为了研究不同剪切速率对风化砂改良膨胀土的抗剪强度指标的影响规律,分别在2.4,0.8 mm/min剪切速率下对不同含水率和不同掺砂比例的风化砂改良膨胀土样进行了室内直剪试验,得到了不同剪切速率下改良膨胀土的抗剪强度指标值。试验表明:采用2.4 mm/min的剪切速率测得的抗剪强度指标比采用0.8 mm/min的剪切速率测得的值要大;通过对比试验数据可知,剪切速率对内摩擦角的影响比对黏聚力的影响相对来说较小,对砂土的抗剪强度指标的影响比对黏土的抗剪强度指标要小,对含水率较小的土样的抗剪强度指标的影响比对含水率大的土样的抗剪强度指标要大。对于风化砂改良膨胀土的抗剪强度指标的测定时的剪切速率应采用规范要求的0.8 mm/min。

初始含水率对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度的影响

利用风化砂对膨胀土进行了物理改良处理,在验证这一改良方法对提高膨胀土力学指标的可行性的同时,通过改变试验时的初始含水率,深入探讨了膨胀土的无侧限抗压强度随初始含水率和风化砂掺量的变化规律。试验研究表明：1掺入适量的风化砂对膨胀土力学指标的提高效果较为显著,综合考虑风化砂掺量对各项力学指标的影响,当风化砂掺量为10%时效果最好;2当风化砂掺量相同时,无侧限抗压强度随着初始含水率的增大先增大后减小,当初始含水率略大于最佳含水率1%~2%时所对应的无侧限抗压强度最大;3风化砂掺量对膨胀土无侧限抗压强度的影响较大,当初始含水率相同时,无侧限抗压强度随着风化砂掺量先增大后减小,当风化砂掺量为10%时,各初始含水率下的无侧限抗压强度均达到最大,且无侧限抗压强度与风化砂掺量满足四次函数的关系;4综合考虑风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无侧限抗压强度的影响,得出当风化砂掺量为10%、初始含水率为14%时,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度达到最大值。

初始干密度对风化砂改良膨胀土收缩特性的影响

文章以湖北省宜昌市风化砂改良膨胀土为研究对象,通过在膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,改变试样的初始干密度,然后进行收缩试验。研究结果表明:风化砂可以明显抑制膨胀土的收缩特性,初始干密度对风化砂改良膨胀土的收缩指标有显著影响,风化砂改良膨胀土在做公路路基时控制好初始干密度(压实度),可以保证胀缩变形达到规范要求;在初始干密度一定时,随着掺砂比例的增加,风化砂改良膨胀土的收缩系数、线缩率、体缩率和胀缩总率均显著降低,而缩限有一定的提高;在掺砂比例一定时,随着初始干密度的增大,风化砂改良膨胀土的缩限、体缩率逐渐减小,线缩率、收缩系数、胀缩总率逐渐增大。

风化砂掺量及上覆荷载对改良膨胀土的影响试验

鉴于公路膨胀土路基的合理覆土深度的确定是膨胀土路基设计的一个关键问题,以小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程膨胀土路基处理为背景,对采用风化砂改良后的膨胀土做了膨胀力试验及在不同上覆荷载作用下的有荷膨胀率试验,即对原膨胀土及膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,分别在杠杆式标准固结仪上做膨胀力试验,并在杠杆式标准固结仪上按0、12.5、25.0、37.5、50.0、75.0kPa做六级加载试验。试验结果表明,随着风化砂掺量的增加,膨胀力显著下降,同一掺砂比例下掺砂土的膨胀率与上覆荷载常对数呈线性关系,同一上覆荷载作用下掺砂土的膨胀率随掺砂比例的增加先增大后减小,可推断不同深度处膨胀土可能发生的变形量,进而确定工程上处理膨胀土时需覆土的深度。

干湿循环对风化砂改良膨胀土无荷膨胀率的影响

对掺砂改良后的膨胀土进行了干湿循环作用下的无荷膨胀率试验,研究了试样的无荷膨胀率（绝对膨胀率）、相对膨胀率以及终止吸水量随干湿循环次数的变化规律,深入分析了不同干湿循环次数后,改良膨胀土的膨胀量随浸水时间的增长特征.试验表明：1）无荷膨胀率以及终止吸水量随干湿次数的增长变化规律基本一致,在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率呈3次函数形式降低,且无荷膨胀率在第2-3次干湿循环后,降低幅度较大,之后降低幅度逐渐减小,最后基本趋于稳定;2）掺风化砂对抑制无荷膨胀的发生效果不大,当风化砂由0增至50%时,无荷膨胀率降低幅度较小,且这一降低幅度随着干湿循环次数的增大为逐渐减小;3）无荷膨胀量在浸水1h内的增长速度较快,之后逐渐变缓,在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀量达到稳定时的时间随着干湿循环次数的增加而逐渐缩短.