考虑路基平衡湿度状态的黄泛区中高液限黏土抗剪强度研究

为了给黄泛平原区冲淤积黏性土路基设计与施工提供指导,对黄泛区中高液限黏土路基的抗剪强度、平衡湿度和长期稳定性进行了研究。基于24种工况下的直剪试验,获得黄泛区中高液限黏土抗剪强度指标与压实状态的相关关系,建立土体黏聚力和内摩擦角与含水率和压实度的双因素经验关系式;通过84组滤纸试验,获得不同初始压实状态下的饱和度与基质吸力的关系曲线,分别根据MEPDG法和Frendlund&Xing模型确定土水特征曲线表达式的经验参数;进而建立黄泛区中高液限黏土路基的平衡含水率及其对应的抗剪强度计算公式;结合路基稳定安全系数,提出考虑平衡湿度的黄泛区路基临界填土高度。结果表明:以磨圆度较高的粉粒为主要骨架的黄泛区中高液限黏土,其抗剪强度指标受含水率的影响非常显著且表现出阶段性的减小规律,但内摩擦角几乎不受压实度的影响;土体的进气值非常高(199kPa以上),且随压实度的增加而提高,表明高压实度土体在高饱和度下具有很强的保水能力;平衡含水率较最优含水率增加了4%~8%,导致抗剪强度较施工状态有很大幅度的降低;对于黄泛区典型双向四车道高速公路,施工含水率和平衡含水率下对应的临界路基高度分别为20和8m。

饱和度对黄泛区中高液限黏土强度与模量的影响研究

为了给黄泛平原区冲淤积中高液限黏土路基设计与施工提供指导,文章对该类土的抗剪强度和回弹模量进行了研究。基于直剪试验,获得了不同含水率、压实度下黄泛区中高液限黏土抗剪强度的变化规律,并分为3个典型的含水率区域:高强度的低含水率区、具备一定强度的稳定含水率区和低强度的高含水率区。其次,土体抗剪强度在饱和度低于80%时处于较高水平,且随施工压实度的提高而明显增大。但考虑到实际运营中的路基压实度基本保持恒定,路基的饱和度变化主要为含水率的变化引起的,提出了饱和度Srω与归一化抗剪强度指标的相关关系,并分别获得了土体黏聚力、内摩擦角与临界饱和度的相关关系。最后,基于承载板试验,发现土体回弹模量随饱和度增加近似呈线性衰减,且压实度越高,回弹模量随饱和度增加的衰减幅度越大。结合公路路基回弹模量的要求,提出了不同压实度条件下黄泛区中高液限黏土饱和度的控制标准。