Law of Water Content Change in Subgrade Soil Under Action of Dry-Wet Cycle

Due to the influence of the groundwater level,the internal humidity of the subgrade changes and the stability of the subgrade is affected. The main purpose of this paper is to obtain a reliable model of subgrade soil water content variation under the action of dry-wet cycle through sensor readings. Thus,an indoor soil column model test system is designed,and the readings of the sensors are used to determine the changing law of moisture field in the subgrade soil. The sensor readings indicate that the water content gradually decreases along the height of the soil column,and the water in the upper part of the soil column continuously loses,while the water in the lower part migrates upward to supplement. With the increase of dry-wet cycle index,the water holding capacity of soil decreases,and the soil surface gradually cracks and tends to rupture.

梅雨气候区膨胀土填芯路基设计研究

将膨胀土作为路基填料,可有效利用膨胀土路堑开挖产生的弃土。以铜陵江北港铁路专用线膨胀土路基工程为依托,提出了梅雨气候区膨胀土填芯路基的设计方法。首先,进行膨胀土的膨胀力试验;然后,研究梅雨季节膨胀土填芯路基内部体积含水量与包边黏性土种类、包边厚度、路基压实系数的关系,分析梅雨季节填芯膨胀土膨胀力发育情况;最后,确定了膨胀土填芯路基设计方案,并将膨胀力引入折线型滑动面安全系数计算公式进行稳定性验算。结果表明,铜陵江北港铁路专用线膨胀土填芯路基采用亚黏土包边,包边厚度取1 m,压实系数取0.92,不仅能减少浪费,安全系数也满足规范要求。

水泥稳定石墨尾矿砂的路用性能试验研究

石墨尾矿大量堆积引发了一系列的危害,包括环境污染、水资源受损以及地质灾害风险增加等。使用水泥稳定石墨尾矿砂作为路基材料,不仅可以提高石墨尾矿砂的综合利用率,还可以降低施工成本。本文探讨了水泥掺量对水泥稳定石墨尾矿砂抗压强度和抗冻性能的影响。结果表明:水泥稳定石墨尾矿砂试件的抗压强度随着水泥掺量的增加而增加;当水泥掺量为7%时,水泥稳定石墨尾矿砂试件7 d龄期的抗压强度达到了2.61 MPa;随着冻融循环次数的增加,水泥稳定石墨尾矿砂试件的质量损失率逐渐增大,抗压强度逐渐减小;水泥掺量越大,水泥稳定石墨尾矿砂试件抵抗冻融的能力就越强。研究结果可为中国东北地区使用水泥稳定石墨尾矿砂作为路基材料提供参考。

水泥-碱渣固化高含水率海相软土力学性质试验研究

为了解决低剂量水泥单独固化高含水率海相软土早期强度不足及固废碱渣资源化利用率低等问题,采用水泥、碱渣联合固化高含水率软土。通过30种不同质量配比的无侧限抗压强度试验得出,水泥-碱渣固化高含水率海相软土试样的无侧限抗压强度不仅与水泥、碱渣的掺量有关,还受到软土含水率的控制。在无侧限抗压强度研究基础上,推荐优选配比(碱渣、软土、水泥质量比为30∶70∶6),其7 d无侧限抗压强度为682.7 kPa。优选配比固化土的加州承载比(CBR)和回弹模量满足各级公路路基填料的指标要求。通过对高含水率软土中水的影响以及固化土级配和微观结构分析得出,水泥-碱渣固化高含水率软土的力学强度主要来源于碱渣吸水作用、碱渣骨架作用以及各组分材料化学反应的作用。化学作用产生的C-S-H,C-A-H和Aft等凝胶物质共同密实结构,提高固化土强度。研究结果可为固废物固化高含水率软土在路基中的应用提供理论支持。

南通路基土毛细水上升高度试验探究

毛细水上升会产生路基病害,以南通某干线公路路基土为研究对象,进行毛细水上升高度直接观测法试验,探究干密度、颗粒分布、含水率对毛细水上升高度的影响。结果表明:不同含水率的土样,随着干密度的增大,毛细水上升高度均呈减小趋势;随着颗粒分形维数的增大,毛细水上升高度均呈增大趋势;水泥改良含水率10%的土样,随着水泥掺量的增加和养护龄期的增长,水泥固化对毛细水上升的抑制作用明显;固化改良施工可选择8%水泥掺量、7天养护龄期或6%水泥掺量、14天养护龄期。

掺黏粒改良粉土的土水特征试验研究

以河南开封金明大道北延道路路基工程低液限粉土为研究对象,通过滤纸法测定不同黏粒含量、压实度的粉土土水特征曲线,研究其基质吸力变化规律;采用扫描电镜试验从微观结构演化角度分析其影响机制。结果表明:加州承载比CBR值随黏粒含量与压实度的增加均单调增大;不同压实度下掺黏粒改良粉土的饱和含水率均随黏粒含量的增加呈先增大后减小趋势;任一黏粒含量下,土水特征曲线具有明显的阶段性特征,黏粒含量为15.5%、20.5%、26.5%的土水特征曲线存在基质吸力保持相对恒定的平台期;黏粒含量的增加使得重塑土样的微观结构逐渐紧密,粉黏粒间的接触方式由线或面的接触逐渐转变为胶结及包裹镶嵌作用。根据规范要求,掺黏粒改良粉土可应用于公路路基填筑。

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。

季节冻土区高铁路基保温层稳定作用研究

针对西宁至成都高铁若尔盖湿地段路基工程,基于传热方程、水分迁移方程与力场平衡方程建立季节冻土区高铁路基冻胀的水热力耦合模型,对比分析普通路基和保温路基的温度、水分和位移特征差异。结果表明:保温层有效降低路基的冻胀量,同时减小左右路肩的冻胀量差;保温路基与普通路基的总含水量分布相似,由于保温层将冻结锋面完全阻止在保温层内,其冻深远小于普通路基。

黄河冲积粉土的密实度及含水率对力学性质影响

为研究黄河冲积粉土的工程力学特性,评价粉土路基的稳定性,通过室内试验,分析了粉土作为路基填料的基本物理力学性质,对比研究了不同密实度、含水率下粉土的强度与变形性状。研究表明,黄河冲积粉土的颗粒级配不良,难于压实,压实后空气体积率较大。最优含水率条件下,压实系数为0.90的粉土变形为软化型,随着含水率增加,试样的变形性状逐渐由软化型转变为硬化型,尤其围压高、含水率大时,塑性剪切位移更大;压实系数不超过0.85、含水率不低于最优含水率的试样,变形均为硬化型。压实粉土的黏聚力随压实系数减小或含水率增加显著降低,而内摩擦角的变化不大。压实粉土易产生湿化变形,土体的压实系数对变形量影响显著。

含盐量及含水量对氯盐盐渍土抗剪强度参数的影响

盐渍土作为一类特殊的工程地质体,其抗剪强度受环境因素的影响是复杂的。通过室内试验,分析不同含盐量和含水量条件下氯盐盐渍土抗剪强度的变化规律,研究含盐量、含水量对盐渍土抗剪强度的影响机理。研究表明:在含水量达到一定量时,随着CaCl2含量的增加,氯盐盐渍土的抗剪强度参数值是先减小后增大,达到最小值时的土体临界含盐量为10.36%;在含盐量一定的情况下含水量从8%增到10%时,抗剪强度参数值减小幅度比较大,而从10%增到15.56%时,抗剪强度参数值减小幅度明显变小;土中易溶盐相态的变化,从土颗粒间溶液的离子浓度和土体骨架作用两方面影响盐渍土的抗剪强度;当含盐量一定时,随着含水量的增大,土粒间离子的浓度逐渐减小,使得扩散层厚度增大,粘结力减小。

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.

冻融循环作用下路基土回弹模量试验研究

为研究季节冻土地区冻融循环作用对路基土回弹模量的影响,以2种路基土作为研究对象,通过风干和加湿的方法,使高50mm、直径为50mm无侧限圆柱体试件达到5种预期含水率;采用承载板法进行回弹模量试验,分析了路基土在0～12次冻融循环作用下,回弹模量随冻融循环次数变化的规律.结果表明:随着冻融循环次数的增加,土体的回弹模量减小,到第6次冻融循环后土体回弹模量衰减基本稳定.在进行季节冻土地区路面设计时,应考虑冻融循环作用对路基土的影响,建议选取第6次冻融循环后的土体回弹模量作为路基强度设计值.

新疆地区公路路基含水量年变化规律

针对路基含水量年变化规律的地区差异性问题，在新疆地区典型路段埋设湿度传感器，对路基含水量进行观测，分析路基含水量随时间变化规律。通过路基含水量观测试验，研究了新疆不同地区路基含水量年变化范围及原因，采用双峰值函数对路基含水量随时间变化关系进行了拟合，得出了新疆各地区路基含水量年变化规律。结果表明：东疆、北疆、南疆地区路基含水量变化范围分别为2．47％～5．25％、1．38％～4．90％、2．06％～3．98％；由于新疆地区年降雨量小，蒸发量大，导致路基含水量最大的季节不在雨季，东疆与北疆地区路基含水量较大的季节在春融季节的3月～5月，以及雨季过后蒸发量相对较小的8月～11月，南疆地区路基含水量最大的季节只出现在春融季节的4月～6月。

非饱和土路基毛细作用的数值与解析方法研究

通过建立非饱和土毛细作用的孔隙分布的分形模型,推导获得了非饱和土毛细水的最大上升高度,同时基于Richards水分运动微分方程,引入边界及初始条件,基于Laplace变换,得到了毛细作用下非饱和土路基湿度变化的解析解;同时引入算例,将所提出的解析方法计算结果与未简化参数的数值计算结果进行了对比分析;最后考虑不同因素的影响进行了非饱和土路基毛细作用下的湿度变化分析。分析结果表明:解析求解获得的路基湿度变化趋势和未进行参数简化的数值法求解结果基本一致,证明解析解法是合理可信的;路基填筑的初始含水率越大,填土的初始吸力越小,毛细水上升的高度及湿度变化量也相应越小;透水性能较好的路基填土毛细水上升速度较快,但上升高度较小,毛细水可以在较短时间内上升到最大高度;路基的填土类型不同,路基在毛细作用下的湿度变化状态也不同,需要针对不同的填土路基进行相应的防排水措施。

关于液态粉煤灰最佳含水量的研究

采用液态粉煤灰作为路基填筑材料，与其他细颗粒土相比具有质量轻、强度高、工期短等优点．粉煤灰工程性质与含水量关系密切，结合液态粉煤灰材料性能验证试验，分析了含水量的变化对液态粉煤灰混合料的和易性、干缩性以及抗压强度的影响．通过对试验数据的总结、分析，得出液态粉煤灰各项性能参数达到最佳的含水量区间为70％～75％．

冲击碾压法快速处置粉土路基的应用研究

针对黄河冲积平原区粉土路基填料受含水率影响较大、难以晾晒、普通碾压技术难以压实、生产效率低的特点,选择冲击碾压法对路基分层填筑施工。通过调整路基分层填筑厚度和压实遍数进行现场冲击碾压试验,检测路基表面沉降量、峰谷高差、压实度及路基承载力,并对比分析了3种不同虚铺厚度粉土路基的冲击压实效果。结果表明:表层土体压实度达到或超过93%后,压实度增长曲线出现拐点,继续碾压对提高土体压实效果影响越来越小,较难使层底土体压实度达到96%;路基填料允许的含水率ω范围为ω_(opt)-4%≤ω≤ω_(opt)+4%(ω_(opt)为最佳含水率);推荐的最佳虚铺厚度为0.8m,最适宜冲击碾压遍数为20,最佳碾压速度为10~12km·h^(-1);建议把沉降量和峰谷高差作为检测压实效果的辅助指标。

寒区路基土锅盖效应气态水迁移试验研究

锅盖效应是指土中的水汽迁移被覆盖层所阻挡,水汽在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象.为了研究寒区路基土的锅盖效应气态水迁移规律并分析其作用机理,利用自行研制的锅盖效应试验设备,采用取自北京大兴国际机场的粉质黏土试样进行了一系列试验,研究了温差、初始含水率和试验时间对于锅盖效应的影响.试验结果表明:土样上下边界存在温差时,水汽会向低温区迁移,使土样上部含水率增加,温差越大,土样上部水分增加量越大,且水汽越容易补充进土样;土样顶部为正温时,含水率只在覆盖层下出现最大值,土样顶部为负温时,含水率不仅在覆盖层下出现最大值,而且在冻结锋面处也会出现峰值;初始含水率较低时,土体中的水分迁移以气态水迁移为主,较高时以液态水迁移为主,初始含水率适中时,以混合态水迁移为主,气态水迁移时,试样能够从水源吸收水汽使土样总水量增加;进行了试验时间为30 d的冻结条件下的气态水迁移试验,发现试验过程中水汽不断补充进土样,土样上部水量和总水量均持续增加,试验结束后覆盖层下产生了凝华冰层,含水率接近饱和.试验结果说明锅盖效应可以造成寒区实际路基土的含水率大幅提高,使之存在工程病害隐患.

季冻区公路路基砂类土冻胀分类研究

针对季冻区公路路基用土未按照土的分类标准进行冻胀分类的现状,本文对不同含泥量的砂类土在不同含水量、饱和度和密实度状态下进行了一系列闭式冻胀模拟试验。用数理统计方法分别研究了不同含泥量砂类土的冻胀率随含水量的变化规律,并且依据现行公路土的分类标准进行了冻胀分类,为公路勘察、设计、施工和维护提供重要的参考,并为季冻区公路设计规范的编制提供可靠的资料。

路基压实度快速测定的瞬态冲击频谱分析法

叙述了用瞬态冲击频谱分析法测定路基压实度的原理和技术关键。运用Ｓ—Ｇ水滞频段，无需测量土的含水量，就能快速、无损、定量的测定土的压实度。

路基土湿度动态变化的测试方法

为研究路基土湿度的动态变化特征,通过设置试验路段,进行了室内模拟试验和现场测试,对路基土含水量的变化进行了研究。根据试验数据建立了重塑土体积含水量、饱和含水量与张力的关系式,预估了土的含水量,并利用建立好的土回弹模量和土含水量的模型,进而预估了土的回弹模量的动态变化特征。结果表明,土张力与含水量之间具有较好的相关性,预估值和实测值相差不到10%,具有较高的精度。因此,采用张力计测试土张力并反演路基土的含水量是可行的,若再提高张力计的测试精度,可以更准确地获得路基土湿度的动态变化特征,并对路基的设计具有重要的指导作用。