填石路基施工技术及质量控制方法研究

为研究填石路基土石比和压实方案对工程质量的影响,论文依托实际工程,在试验路段进行路基压实等各道工序,采用不同土石比和压实方案进行施工,并对竣工后填石路基进行沉降量与压实度检测。结果表明,最佳土石比为50∶50,压实方案采用分层碾压且碾压遍数不得低于7遍。     

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。     

降雨条件下压实黄土水分入渗规律模型试验研究

以西北地区黄土高填方工程为研究背景,在自行研发水分迁移特性测试设备的基础上,开展了重塑压实黄土在降雨入渗条件下的水分迁移特性室内模型试验,获得了不同压实度下黄土的"电阻率–饱和度"Archie模型和"饱和度–基质吸力"Fredlund-Xing模型及参数变化规律,建立了基于土电阻率的基质吸力幂指数预测公式;研究了不同压实度黄土在不同雨型条件下的入渗特征及其入渗速率、饱和度、电阻率等随时间和土层深度的变化规律。研究结果表明:(1)雨型不同,压实黄土的入渗特征各异,小雨下入渗线呈"Y"型(最大入渗深度Hmax=0.20~0.35 m),大雨下呈"D"型(Hmax=0.55~0.65 m),暴雨下呈倒"V"字型(Hmax0.8 m),入渗速率与雨量正相关,与土层深度和压实度反相关;(2)土体电阻率变化规律与饱和度变化过程相反,基质吸力预测值和实测电阻率变化方向一致;(3)采用土电阻率方法可以为深入探索黄土高填方的长期变形机制和稳定性预警或灾害防治提供一个新的途径。     

饱水过程中类岩石材料波速和电阻率变化规律及其相互关系试验研究

 研究饱水过程中岩石波速和电阻率变化规律及其相互关系,对实际工程中岩石物性判断和地球物理探测资料综合分析解释具有重要意义。为防止原岩试块的矿物组成、原生裂隙等其他因素对试验结果的影响,采用水泥砂浆制作了30组孔隙率不同的类岩石材料试块,系统测试了饱水过程中不同试块的波速和电阻率变化情况,分别揭示了波速和电阻率随饱和度、孔隙率的变化规律。采用常用的基于Wood理论假设的Gassmann方程得到了波速与饱和度、孔隙率的理论关系,但与试验实测结果相比,该理论关系不能较好的描述饱水达到门槛值之后波速快速上升的特征。对此,考虑重力等影响对试块中孔隙水的分布状态做出了合理假设,修正了饱水全过程中波速与饱和度、孔隙率的关系式,与试验实测数据变化特征较一致。同时采用Archie的非饱和岩石电阻率模型公式对电阻率随饱和度和孔隙率变化规律进行了较好拟合。在此基础上,针对以往波速与电阻率关系研究中仅以孔隙率为纽带的问题,综合考虑孔隙率和饱水状态对波速-电阻率变化规律的影响,建立了以试块孔隙率和饱水状态为桥梁的波速–电阻率关系,与试验实测数据拟合较好,并通过石灰岩原岩试块测试验证了其合理性。     

基于静载试验的土石混填路基压实度 检测新方法

 针对现有路基压实度检测方法的局限性与不足，首先，利用土石混填路基在受载前后岩土颗粒体积不变的特性，建立出土石混填路基孔隙率的变化模型，导出土石混填路基变形模量的变化关系；其次，将土石混填路基视为半无限弹性空间，并考虑路基在荷载作用下变形模量发生变化的特征，引进分级加载的思想，导出基于布辛奈斯克解的土石混填路基在竖向荷载作用下的变形或沉降计算方法；然后，将土石混填路基初始孔隙率与荷载–位移曲线建立关系，从而提出基于静载试验的土石混填路基压实度检测新方法；最后，将现场试验数据与基于理论公式进行拟合分析，其结果与传统方法较为接近，新方法具有可行性与合理性。     

非饱和红黏土受压过程中的电阻率特性及其模型试验研究

文章从现有的三相介质导电模型出发，假定非饱和黏性土存在四种电流导电路径，理论推导得出非饱和黏性土的三维电阻率模型。基于改进的土体固结压缩电阻率测试装置，探讨了红黏土受压过程中的饱和度、孔隙率及电阻率特性的变化规律，结合红黏土的电阻率测试结果对理论模型进行验证，构建未受压、受压情况下的非饱和红黏土三维电阻率模型。结果表明：在连续分级荷载作用下，红黏土电阻率及其结构特性参数(结构因子F、形状因子■以及各向异性系数A)随着荷载的逐渐增大呈现出减小趋势，当荷载较大时电阻率变化不明显；在红黏土压缩过程中，伴随着孔隙率的减小，饱和度逐渐增大，且电阻率随着饱和度的增大而逐渐减小；采用三元相图分析了非饱和红黏土三维受压导电模型的可靠性，该模型能较好的揭示荷载作用下红黏土电阻率的演化过程。可为以红黏土为建筑材料的碾压工程压实度评价提供理论模型，有利于拓展高密度电阻率法在碾压工程质量检测、监测及其评价方面的应用研究。     

土石混合料路堤压实度试验新方法探讨

结合舟山岱山县衢山岛中洞礁至渔耕碗二级公路土石混合料路堤压实度试验,分析了土石混合料组成结构与常规压实度试验方法的缺陷,提出了一种精确衡量土石混合料压实度的试验新方法.     

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。     

饱和砂土不同孔隙率的电阻率特性研究

为研究砂土物理性质随时间变化特性,开展了饱和砂土孔隙率变化的电阻率特性研究。研制了二电极交流电法电阻率测试设备,分析通电时间、接触电阻等影响因素验证设备的可靠性;开展孔隙水不同电阻率、砂土不同饱和度和孔隙率情况下砂土的电阻率特性研究,着重探讨了饱和砂土不同孔隙率的电阻率特性。结果表明:采用该设备测试土体电阻率时,通电历史的影响可以忽略,电极与土体间的接触电阻与土体的饱和度有关;饱和砂土电阻率与其孔隙率具有十分明显的幂函数关系;并通过极差和信噪比参数分析了砂土中孔隙水的电阻率、饱和度和孔隙率对砂土电阻率的影响程度。     

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。