冻融循环作用下路基黏土小应变剪切模量试验研究

为考察冻融作用对路基黏土力学性能的影响,选定小应变剪切模量作为考察指标,以弯曲元剪切波速试验为考察手段,定量研究了冻融循环作用对路基黏土小应变剪切模量的影响。研究结果表明,路基黏土的小应变剪切模量在冻融次数达到7次之后衰减幅度趋于平缓,与未冻融相比,路基黏土的小应变剪切模量的衰减量达到了46.8%~60.4%,该研究结论有助于从力学的角度揭示冻融循环作用对土体结构性能的影响。

循环荷载下路基黏土永久变形特性及力学模型

为了合理表征路基土的永久变形特性,用分数阶Abel黏壶替换黏塑性模型中的整数阶牛顿黏壶,在此基础上串联一个范德普模型,构建了路基土的非线性黏弹塑性元件模型。根据黏弹塑性力学理论,推导了循环荷载下路基土永久变形的力学模型,并使用该模型对长沙典型黏土的永久变形试验结果予以辨识。研究结果表明:分数阶黏弹塑性力学模型能够与永久变形试验曲线很好吻合;荷载的作用时间增长及间歇时间缩短均会导致路基黏土永久变形增大,间歇时间的影响存在临界值,超此临界值永久变形基本不变;循环应力幅值增大或围压减小时,永久变形均随之增大,且累积变形速率变快;永久变形受湿化作用影响显著,含水率小幅增长即可使永久变形成倍增加,且当含水率由中低水平升高至较高水平时,永久变形由塑性安定型转变为塑性蠕变型,发展状态不再收敛。对力学模型参数进行敏感性分析发现,黏弹性参数G1和η1对各个影响因素的敏感性极低,黏塑性参数β和η2与荷载作用时间、荷载间歇时间、循环应力幅值、围压以及含水率等具有较强的相关性,进而建立了参数β和η2的多元回归方程。验证结果显示推导的力学模型可较为准确地描述路基黏土的永久变形,以用于循环荷载下黏性土路基永久变形的数值计算与分析。

高速公路改良粉黏土路基施工技术研究

为提高粉黏土路基的承载力和耐久性,采用石灰和水泥两种改良剂,对粉黏土进行改良试验,分析改良后的粉黏土的最大干密度、最佳含水率、CBR值及渗透系数等指标,并结合工程实例,探讨改良粉黏土路基的施工工艺。结果表明:水泥改良粉黏土的剂量应控制在5%以内,而石灰改良粉黏土的剂量应控制在20%以内;水泥改良粉黏土效果优于石灰,实际中需要根据具体工程条件和要求进行优化选择。

矿粉及水泥复合剂改良粉质黏土作路基填料的试验分析

为有效提升粉质黏土力学特性,增强土体抗压强度和耐久性能,本文提出超细矿粉+水泥+Ca(OH)_(2)粉质黏土改良方案。通过试验检测,确定最佳配合比,并按照最佳配合比进行抗压强度、抗冻性、抗腐蚀性能检测。结果显示:矿粉、水泥、Ca(OH)_(2)掺量越大,改良土抗压强度、耐久性越突出,综合考虑成本、力学特性等各方面因素,可适当降低水泥掺量,最终确定采用水泥4%+矿粉8%+Ca(OH)_(2)1.8%配合比方案对粉质黏土实施改良。

非饱和黏土路基水汽运移与相变机制研究

在降雨稀少且地下水赋存较深地区,非饱和土路基内部水分运移主要以水汽运移为主,其传输过程中伴随的相变会产生土体内土、水能量和形态的转换,造成路面变形、路基强度衰减。通过开展小尺寸土体多态水分运移室内试验以及复杂环境下路基水汽运移模型试验,系统研究了非饱和黏土路基水汽运移与相变机制。结果表明:影响路基水汽运移的主要因素有:含水率梯度、初始含水率、试验时间及环境温度。气态水运移量在总水分运移量中的占比随试验时间的增加而增加。冻结条件是导致路基浅层土大幅增水的关键,但冻结温度的大小对浅层土体增水量影响不大。同样温度梯度下,当初始含水率较低时,土体气态水运移占主导,反之则以液态水运移为主,当初始含水率大于某一数值时,在重力势作用下,土样会在无温度梯度条件下发生向下输送水分的现象。环境温度对气态水运移驱动力显著大于液态水运移。

超细矿粉+水泥改良粉质黏土路基填料试验研究

为提高粉质黏土路基填料的工程力学性能,采用超细矿粉+水泥作为复合固化剂对其进行改良,同时掺入适量Ca(OH)2作为激发剂。试验结果表明,超细矿粉水泥土的强度随复合固化剂、激发剂掺量的增加而增大,兼顾工程经济性,宜选用低水泥掺量、高矿粉掺量作为粉质黏土改良方案;超细矿粉水泥土的强度随冻融循环次数的增大先减小后增大,强度损失主要集中在冻融循环前期,后期因CaO的碳化作用强度略微回弹;合适体积密度的硫酸钠溶液可以促进超细矿粉水泥土强度的发展,硫酸钠溶液体积密度为9 g/L时,强度达到最大值;综合力学和耐久性,同时考虑工程经济性,采用水泥4%+超细矿粉8%+Ca(OH)21.8%作为粉质黏土改良方案。

高速公路施工中红黏土路基施工技术

高速公路是新时代基础设施建设的重要内容,不仅能为人民群众日常出行提供更多选择,也能有效缓解交通拥堵情况,为社会发展提供有力保障。但由于我国幅员辽阔,地质复杂,高速公路施工难以避免需要面临红黏土路基,此类路基蒸发速度相对较快,因而更易出现土层收缩变形等问题,需要相关从业人员不断优化施工技术,为高速公路施工奠定基础。本文以高速公路中红黏土路基施工情况为依据,分析了红黏土工程特性,并就其对应施工技术要点给出了相关建议,以期为同行业人员提供帮助。

含水率对路基土动态回弹模量影响分析

本文探究了不同加载条件下的动三轴仪实验,测定了不同含水率时路基红黏土的应力应变关系。试验结果表明,路基红黏土动态回弹模量随着含水率的增加不断减小,含水率由最佳含水率两侧逐渐增大的过程中,路基土回弹模量分别降低15%~36%,路基红黏土的回弹模量值受含水率的变化影响较大。路基设计中采用标准状态下的路基回弹模量,当路基处于潮湿状态时,含水量增加将折减动态回弹模量,重载交通下可能会出现路基的早期病害。设计中需要充分考虑含水率变化对路基土回弹模量的折减。

循环荷载下路基红黏土临界应力水平分析

根据设计改装的循环动单轴压缩试验,研究不同含水率、不同轴向应力水平、不同循环加载次数、不同应力加载路径条件下路基土的塑性力学行为,并结合shakedown概念,界定了循环动荷载作用下红黏土的安定界限(shakedown limit)和临界应力水平,系统地分析了影响循环动荷载作用下路基土力学行为的因素和永久变形的发展趋势,以及路基土在循环载荷作用下的力学行为发展规律。通过试验结果的分析,把红黏土的塑性变形分为稳定、破坏和临界3个阶段,并按3个阶段划分出可接受状态和不可接受状态,由此确定路基红黏土在循环荷载作用下的临界应力水平为41.8%。

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。

华南典型路基红黏土动力学特性动三轴试验分析

红黏土是华南地区典型的路基土类之一,其长期循环荷载作用下的动力学特性目前研究不多。利用室内动三轴试验,对4类重塑红黏土样的动应力应变关系、动应力累积效应、以及循环门槛应力比展开研究。研究结果表明:密实度对红黏土路基强度的影响远大于路基红黏土含水量的影响;正常运营条件下,长期车辆荷载导致的路基竖向变形与加载次数之间呈现稳定型关系,因此不会导致红黏土路基过度变形而诱发路基失稳等病害;华南地区红黏土反复荷载下其循环门槛应力比一般处于40%～50%之间,建议取值为45%。

黏土路基工后含水量的电容法测定试验研究

介绍电容法测试黏性土含水量的方法 ,利用黏性土含水量的变化对其介电系数的影响 ,研制一种新型的湿度传感器。通过实验标定得到传感器电容值与被测土体含水量、密实度及测试时土体温度之间的关系 ,分析拟合相关公式。应用实例表明 ,该方法可以方便测试路基某一埋深处黏土的含水量 ,是一种长期检测路堤、堤坝等防渗工程含水量的有效方法。

冻融循环后路基粉质黏土动力特性研究

冻融循环作用对路基土的动力特性有着较大的影响。本文以张家口地区路基粉质黏土为例,通过进行冻融循环作用下的室内动三轴试验,得到了路基土动强度、动内摩擦角、动粘聚力等参数随冻融循环次数的变化规律,探究了冻融循环作用对路基土动力特性的影响。试验结果表明,在冻融循环条件下,土体的动强度、动粘聚力呈现明显下降趋势,经历7次冻融循环后,其值趋于稳定;动内摩擦角在某一范围内波动,虽具有一定的下降趋势,但规律性并不明显。

基于动态回弹模量的湖区黏土路基临界高度与湿度关系研究

公路路基的设计高度对路基的修建难度、整体使用性能、工程造价都有非常重要的影响。在利用路基动态回弹模量进行有限元计算分析的基础上,以路基在交通荷载作用下不至于变形过大为主要目的,根据动变形控制法,针对湖南省洞庭湖区某高速公路黏土路基高度与湿度的相互关系进行了研究。首先,通过系统的室内动三轴试验,建立了适应压实黏土的动态回弹模量预估模型,通过数据拟合获取了模型参数与含水率、压实度之间的定量关系;同时,根据设计交通等级确定了路基的容许动变形值;最后,建立了路基有限元分析模型,推导了动态回弹模量预估模型的雅克比矩阵,将动态回弹模量有效移植入了路基的本构关系中,进而获取了不同湿度下黏土路基的临界高度,并探讨了轴重、压实度的影响。结果表明:当路基湿度高于wopt+2%时,路基临界高度迅速增大,而且轴重对临界高度的影响也更加显著。为满足路基长期动变形要求,该高速公路黏土路基的高度建议值宜采用wopt+2%且超载40%条件下的路基临界高度。研究结果为湖区黏土路基高度和湿度的合理取值提供了新的思路和方法。

公路工程中红黏土路基填筑施工研究

主要结合公路工程中红黏土路基填筑施工进行论述,并结合工程实例和多年来的工作经验及相关知识作出以下分析,希望能为日后相关工作提供借鉴。

间歇循环荷载作用下黏土变形特性试验研究

交通荷载等形式的动载的在加载过程中可能存在一定的间歇期,而间歇期黏土路基的排水再固结行为对黏土的变形的影响仍有待深入研究。本文对南昌黏土进行了一系列带有间歇排水期的动三轴试验,对试样在不同循环应力比(CSR)及含水率条件下的变形行为、孔隙水压力的演变、滞回曲线、弹性模量的变化进行了分析和探讨。试验结果表明,间歇期试样的累积应变出现了小幅度的回弹;间歇期排水再固结改变了后续加载期应变积累模式,循环应力水平和含水率条件对间歇加载下土体的变形特性影响显著。高CSR和低含水量(偏离最优含水量)条件下试样的应变更易发展。在试验过程中,滞回曲线持续变化,超孔隙水压力反复地积累并消散,通过对比各阶段的滞回曲线,可以发现试样的弹性模量存在不同程度的提高。

渗管在铁路黏土路基中的科学应用

铁路路基翻浆冒泥是我国南方铁路中首要的路基病害,成为影响铁路安全重要原因。铁运公司走出去接管运营益阳电厂铁路专用线以来,南方铁路黏土路基病害持续发生,严重危及行车安全,通过对价格低廉渗管的改装研究与应用,并采取相应的技术方法来治理病害,成为了行之有效的手段。

黏土路基工后含水量的电容法测定试验研究

在路基工程中,为了有效的保证填土的压实度,应确保填土的含水量。因此对路基含水量进行监测,具有非常重要的意义。结合具体的高速公路路基施工实例,探讨电容法在黏土路基工后含水量测定中的应用。

高速公路黏土路基施工技术

介绍了高液限黏土的工程特性,阐述其应用背景,并结合某实际工程项目,对试验段黏土天然含水量、液塑限等基本指标进行测试,通过击实试验和承载比试验确定试验段黏土路用性能,最后提出高液限黏土的改良方案,探讨高液限黏土施工工艺与施工质量控制措施,研究结果表明:试验段黏土液塑限、天然含水量均明显较高,工程特性较差;采用湿法重型击实后的路基土含水量更接近最佳含水量,另外试验段黏土掺加4%水泥改良后,路基施工质量得到有效改善。

高速公路工程中弱膨胀性黏土路基施工技术

以实际工程为例,首先对弱膨胀性黏土工程地质特点进行分析,然后对弱膨胀性黏土路基施工过程进行了探讨,并提出了弱膨胀性黏土路基施工质量控制措施,降低了雨季对弱膨胀性黏土路基造成的影响,保证了路基施工质量,可为相关施工人员提供参考。