基于散体材料性质的土石混填路基压实度快速检测方法

 基于静力贯入试验检测土石混填路基压实度是目前实现压实度快速检测的有效方法,但其检测原理有待深入研究,因此,首先基于现有散体材料应力传递机制的研究,假设应力在路基土石混合料中以曲线圆锥的形式向下扩散传递,建立适合土石混填路基散体材料的应力分析方法,其次,基于孔隙介质力学理论,建立变形模量、泊松比及孔隙率随路基变形而变化的规律,并引入分层总和法及分级加载思想,建立土石混填路基荷载–沉降分析模型即P-s解析关系,然后,结合路基静力贯入试验测得的P-s试验曲线,利用自适应模拟退火优化方法反演获得路基初始孔隙率,从而建立基于散体材料性质的土石混填路基压实度快速检测方法,该方法避免了繁琐的标定试验,且检测精度可满足工程要求,最后,通过现场实测结果以及本文与现有方法分析结果的比较分析,表明了提出方法的合理性与可行性。     

土石混填路基压实与检测结果分析

基于高速公路土石混填路基施工实践,分析阐述了路基施工全过程,并对不同碾压遍数的路基压实度、路基沉降量进行检测,试验结果得出碾压遍数与压实质量的关系,可作为一线施工参考。     

灌水法检测土石混填路基压实度超百问题研究

针对灌水法检测土石混填路基压实度时出现的超百问题,从土石混合料的压实机理出发,结合混合料的工程性质,并考虑室内外试验的因素,提出了有效的解决方法,从而提高土石混填路基的质量。     

土石混填路基沉降变形特征的二维力学模型试验研究

土石混填路基在我国西部山区已被广泛采用,但由于设计、施工规范不完善,路基经常出现不均匀沉降变形,导致路基开裂或失稳,降低了公路的服务水平。为了揭示土石混填路基的沉降变形特性,为设计和施工控制提供依据,本研究采用二维力学框架,进行了不同工况和不同压实度土石混填路基的二维力学模型试验,再现了土石混填路基的沉降变形性状。试验结果表明:填筑高度和压实度是影响路基沉降量的主要因素;路基的施工期沉降远大于工后沉降,但施工期沉降的发展速度较快,工后沉降发展速度缓慢。随路基填筑高度的增加,施工期沉降呈抛物线增长,工后沉降趋于线性增长;压实度不足时,路基的工后沉降量可能成倍增加。     

碎石土孔隙率测定方法的研究与应用

根据土石混填路基和大规模场地回填的工程特点,针对难以用压实度来迅速、准确地控制施工质量的情况,提出了用孔隙率指标来间接评定路基压实效果,并提出了碎石土回填路基孔隙率的测定方法,以指导施工过程中质量的检测和控制。     

土石路堤压实质量控制与碾压动力响应模拟分析

以国道丹阿公路省界(珲春)至东宁段改扩建工程为依托,选取具有代表性的土石混填路堤施工路段,研究得到不同松铺厚度、不同碾压遍数下土石路堤变形与压实特性,采用沉降差控制指标确定以强、中风化凝灰岩为主要填料的土石路堤压实现场施工工艺;同时采用便携式落锤弯沉仪(PFWD)对土石路堤动回弹模量Evd进行检测,将每遍碾压后土石路堤的Evd值与沉降差做线性拟合,拟合后的相关系数都在0.86以上,说明Evd值与沉降差有良好的线性相关性;并运用有限元理论建立土石路堤三维数值模型,进行振动荷载作用下路堤动力响应分析,分析了振动压路机对路基的压实效果及影响深度,发现竖向动应力沿深度方向衰减速度有先快后慢的趋势,32t压路机振动压实过程可对下压实填层有反复补强压实作用,通过方差分析得到压路机振动频率因素对土石混填路堤振动压实影响的显著程度大于振幅激振力因素。     

路基室内外动态模量换算关系研究

对黏性土、砂性土和土石混填3种路基填料进行了现场落锤式弯沉仪测试、便携式落锤弯沉仪测试和动力锥贯入仪测试以及室内重复加载试验,建立了3种路基填料现场检测指标彼此之间的回归关系,分析了室内动态模量MR随含水率变化的规律,并建立了二者之间的回归关系,最后通过现场测试的含水率,建立了室内外动态模量之间的经验关系。研究表明:黏性土、砂性土和土石混填路基填料现场动态模量EP、EF和平均贯入比率DP彼此之间存在良好的双对数回归关系,3种路基填料的室内动态模量与含水率具有良好凸型抛物线回归关系,现场检测指标与室内动态模量也存在较好的回归关系。     

基于弹性波理论的土石混填地基压实质量评价研究

为了准确、高效地评价土石混填地基的压实质量,提出了一种基于弹性波理论的压实质量评价新方法。通过理论与试验分析,建立了土石混合料的剪切波速模型,实现了由土石混合料宏观剪切波速推定出其中石料间细粒土的压实度,并以此来表征混合料整体压实质量。通过室内大型振动压实试验,得到在不同含石量与含水率时,混合料中细粒土所能达到的最大干密度(或压实度),以此作为土石混合料表征压实度评价的参考标准。研究了土石混合料剪切波速与瑞雷面波波速的关系,使得利用现场瞬态面波测试所得到的频散曲线来反演计算剪切波速成为可能。最后通过对某机场跑道填筑工程土石混填地基压实质量的评价,验证了评价方法的可行性。     

含泥量对填砂路基动态模量的影响

为掌握含泥量对填砂路基动态模量的影响规律,先通过现场便携式落锤式弯沉仪(PFWD)试验与压实度试验,分析了含泥量与填砂路基动弹性弹模量的关系;再结合现场检测数据,建立了动态模量随压实度、稠度和含泥量变化的回归模型;最后,结合现场检测与室内PFWD试验结果,提出了填砂路基含泥量的控制标准。研究表明:现场检测路段填砂路基含泥量绝大部分在3.0%~5.5%之间,现场动态模量随含泥量增大而减少,二者具有良好的幂函数回归关系;现场的动态模量与压实度、稠度和含泥量也具有良好的回归关系;当含泥量为0~10%时,随着含泥量的增加,路基动态模量呈先增大后减小的趋势。当含泥量较小(含泥量小于3%)和较大(含泥量大于8%)时,其动态模量要明显小于其他含泥量下的动态模量。当含泥量在3%~8%范围时,动态模量变化幅度较小,故建议含泥量的控制标准为3%~8%。     

土石混填路基原位直剪与室内大型直剪试验比较

0引言路基作为公路的主要结构层,支撑着路面结构并和路面结构一起共同承受车辆荷载的作用,一旦路基发生破坏或失稳,将影响路面的服务能力,因此,提高路基强度和稳定性是保证公路高效运行的关键。而要达到这一目的,可通过选用强度高、稳定性好的路基填料,充分地进行路基压实,减少路基在行车荷载作用下产生的变形,增强路基的强度和稳定性。土石混填路基正是由于土石混合料强度高、易于压实及分布广泛等特点而被普遍采用。但是,由于土石混合料物质组成复杂、结构分布不规律及采样困难,要确定其强度指标较为困难。常规方法有原位剪切试验、室内大型直剪试验和室内大型三轴试验。为快速准确的确定土石混合料的强度指标,我们对室内大型直剪试     

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。     

基于细观数值试验的非饱和土石混合体力学特性研究

 从土石混合体细观结构出发,融合细观结构模型生成技术、主–从接触面模型及非饱和土渗流与强度理论,建立非饱和土石混合体的细观数值模拟方法。通过与非饱和土石混合体室内试验结果进行对比,验证所建立的细观数值模拟方法的可行性和合理性。利用该细观模拟方法,分析土–石界面接触特性、含石量及饱和度等因素对非饱和土石混合体力学特性与破坏机制的影响。结果表明：(1) 非饱和土石混合体在低围压下表现出明显的剪胀性,且受含石量和饱和度影响显著;在较高围压下基本上表现为剪缩变形,随含石量的增大其剪缩变形减小,饱和度对剪缩性的影响较小。(2) 土石混合体的峰值强度和变形模量随土–石界面摩擦因数的增大呈非线性增长,在界面摩擦因数大于0.6以后,两者基本趋于稳定值。(3) 含石量越大,非饱和土石混合体的峰值强度和变形模量越大,应变硬化特征更为显著,在含石量增加到58%后峰值强度和变形模量趋于稳定值。在低围压下剪胀变形随含石量的增加而增大;在较高围压时,剪缩变形随含石量的增大而减小。(4) 饱和度越大,基质吸力越小,非饱和土石混合体的峰值强度越低,但变形模量变化不大。     

某机场扩建工程土基反应模量测试与分析

本文通过加载试验,对某机场扩建工程土基反应模量进行测试,并对相应荷载下的土基沉降测试结果进行分析,从而得出土基的变形模量．     

西安黄土基床系数变化规律及其测试方法的相关性分析

为确立西安黄土基床系数的取值范围和经验公式,根据西安地铁采用K_(30)平板载荷试验测得的基床系数资料,归纳西安黄土基床系数的范围及其随深度的变化规律,对比分析K_(30)平板载荷试验、旁压试验、标贯试验及室内固结试验的基床系数测试结果,探讨K_(30)平板载荷试验与其他试验方法间的相关关系。结果表明:在新黄土、古土壤及老黄土地层中基床系数随深度增加总体呈增大趋势,在黄土状土地层中基床系数随深度增加变化规律不明显;西安黄土的水平基床系数K_x以小于垂直基床系数K_v为主,K_x/K_v比值呈现正态分布,且约占试验数据总数81%的K_x/K_v比值分布在0.5~1.0范围;由K_(30)平板载荷试验测得的基床系数与旁压模量、标贯击数均近似呈线性关系,与压缩模量及压缩系数近似呈二元幂函数关系。这些结果可供西安地区隧道、基坑工程的勘察设计参考使用。     

路基永久变形对水泥混凝土路面的影响分析

采用由室内反复加载三轴试验建立的路基土永久变形预估模型,计算了典型土组路基永久变形的量值。分析表明,随着路基回弹模量的提高,其永久变形也逐渐减小;路基永久变形在空间上呈垂球面形,在模拟计算中,可采用抛物线或正弦曲线进行拟合。将路基永久变形作为初始条件赋予相应节点,建立考虑不均匀支撑条件的路面结构分析模型,并对不同荷位下路面结构的荷载响应和疲劳寿命进行分析。结果表明,路基变形对柔性基层路面荷载应力和疲劳寿命的影响均十分显著,因此柔性基层不适宜用于重交通和特重交通路面中;对于半刚性基层路面,当路基回弹模量达到40 MPa时,路基永久变形对路面荷载应力和疲劳寿命的影响均较弱,因此建议在路面结构设计中可予以忽略。     

某地区花岗石三轴蠕变试验及其损伤分岔特性研究

 以某地区花岗岩为例，在分级加载条件下对岩石的蠕变特性进行三轴压缩蠕变试验研究，试验结果表明：岩石变形从稳态蠕变进入加速蠕变阶段存在一个应力阈值，当应力低于该阈值时，岩石内部的原始裂隙和孔隙在低应力水平下挤压密实，产生微细观的线黏弹性变形，蠕变变形以平缓的速率增长并最终趋于稳定，此时岩石的流变参数保持恒定；当应力超过该阈值时，在较高应力水平的持续作用下，岩石内部有大量细观分布裂纹产生并且迅速发展，损伤急剧演化累积，导致岩石流变参数发生突变。采用FLAC3D对花岗岩三轴蠕变试验进行三维数值模拟，得到岩石蠕变进入加速阶段的应力阈值。最后结合固体力学的分岔理论，从流变参数的角度考虑，对广义开尔文模型引入损伤变量，建立能够反映岩石加速蠕变阶段的损伤演化方程，对岩石进入加速蠕变阶段后由于参数突变引发的分岔力学特性进行分析，确定引起岩石发生分岔行为的流变参数以及岩石蠕变变形的分岔点。计算结果表明，基于考虑损伤影响的有效初始弹性模量得到的计算曲线与试验曲线的吻合情况较为理想。     

行车荷载作用下湿软路基残余变形的研究

本文首先对单个行车荷载作用下湿软路基的残余变形进行研究,分析影响因素,模拟行车荷载作用下湿软路基残余变形的结构体系,判断路基中竖向动应力的变化,建立了交通荷载作用下湿软路基残余变形的计算方法。     

高填方土石混合料强度与变形特性及沉降预测研究

 为解决高填方土石混合料强度与变形计算难题,对不同初始含水量不同初始干密度的土石混合试样进行剪切试验和压缩试验,深入分析不同土石比试样的强度与变形特性随初始参数的变化规律。结果包括：(1) 初始压实度越小的试样侧限压缩应变越大,初始含水量越大的试样侧限压缩应变越大;压缩系数随竖向压力的增大整体先增大后减小,压缩模量随竖向压力的增大整体呈增大趋势;(2) 类似高填方工程中填筑体初始压实度宜控制在0.93以上,初始含水量控制在最优含水量±(2%～3%),土石比控制为2∶8～4∶6;(3) 粉质黏土和砂质泥岩混合料压实土的干密度与竖向压力之间呈幂函数关系,建立由填土层的初始状态和所受荷载预测填筑土层强度和沉降量的算法;(4) 考虑初始状态的填方沉降预测方法是合理的,采用其略微偏大的变形计算结果进行高填方设计或施工,可使得高填方地基质量控制偏于安全;(5) 最优含水量范围内不同压实系数引起的沉降差异较小;随着压实系数的增大,地基沉降变形明显减小;土石比为2∶8时压实度增大对地基沉降的影响程度大于土石比为4∶6的高填方地基。研究成果可用于土石混合料高填方地基变形分析与计算。