隧道内湿陷性黄土地基加固处理现状与新技术研究

总结了黄土地区隧道常用基底处理技术的特征及优缺点,介绍了研发的适用于湿陷性黄土隧道基底加固处理的无振动挤密处理新技术的特征,通过宝兰客专高铁隧道基底处理现场试验,验证了其先进性和可操作性,为黄土隧道基底的挤密处理及小空间、严格控制施工振动的湿陷性黄土的地基处理,提供了新技术和新方法。     

冻融循环下含水率对粉质黏土力学性质影响试验

为研究初始含水率对土体力学性质冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同含水率、围压及冻融次数条件下的三轴试验.结果表明:冻融循环使得不同初始含水率试样的应力-应变曲线趋于接近,低含水率试样的力学性质表现为劣化,在一定范围内,含水率越高,劣化效果越显著;当含水率增加至某一值后,一般为接近塑限时,冻融循环效应则表现为强化;封闭条件下土体冻融循环中的水分迁移会引起含水率的增减分区分布,且初始含水率越高,水分迁移量越大;土体破坏强度随含水率的增加以非线性规律减小,因此试样冻融循环后含水率增大区和减小区的强度变化幅度不同,会引起破坏强度增大、减小及不变等3种不同的变化趋势;冻融循环下土体力学性质会受到干密度、水分重分布及土体结构改变等多方面的影响,初始含水率和冻融次数不同,占主导地位的因素也不同,冻融循环效应就相应地呈现出多样化特征.     

掺废旧陶瓷颗粒的道路标线涂料技术性能

为了改善道路标线涂料的高温稳定性及抗磨耗性能,减少陶瓷固体废弃物对环境的污染,以热熔型涂料为基材,外掺房建陶瓷颗粒、卫具陶瓷颗粒、工艺陶瓷颗粒,设计轮辙试验和湿轮磨耗试验并辅以扫描电镜微观观测,分析陶瓷颗粒类型及掺量对道路标线涂料轮辙深度、磨耗值的影响。结果表明:掺入废旧陶瓷颗粒后,道路标线涂料高温稳定性及抗磨耗性能均得到较大提高,尤以掺工艺陶瓷颗粒涂料效果最为明显,其合理掺量约为20%。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

挤密桩在湿陷性黄土区涵洞地基处理效果研究

为解决湿陷性黄土地区高等级公路涵洞因地基处理不当导致的病害、沉降变形过大等问题,本文以青海东部黄土地区民和至小峡一级公路的两座涵洞为工程实例,分别采用2.5倍和3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩对两座涵洞进行地基处理,基于此对其实际效果和地基沉降变形特征进行研究分析。研究结果表明:经灰土挤密桩处理后,涵洞基底8 m深度内的土体湿陷系数从地基处理前的0.03～0.065减小至0.015内,基底6 m深度范围内的土体压缩模量从处理前的均值10 MPa提高到15～21.5 MPa。相对于3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩,2.5倍桩径桩间距的灰土挤密桩对桩间土湿陷系数的减小值略大0.003～0.005,对桩间土压缩模量的增加值略大1.5～4.5 MPa。说明不同桩间距的灰土挤密桩都能有效消除或减弱湿陷性黄土地区涵洞地基湿陷变形,桩间距越小、对消除或减弱土体湿陷性的效果越明显,对控制涵洞沉降变形更有利。经过1年后,分别采用2.5倍桩径和3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩处理后涵洞沉降量为40.6 mm和45.3 mm。涵洞基底土压力随施工阶段的变化呈先增大后逐渐保持平稳发展的趋势,一定程度上反映了涵洞受力状态与其沉降变形之间的内在联系。     

交变荷载作用下损伤混凝土中氯离子传输行为

根据氯离子在混凝土中的传输机制,从交变荷载作用下混凝土的疲劳损伤入手,基于裂纹面积来表征氯离子扩散系数,从微观角度定量分析了疲劳损伤对混凝土裂纹面积扩展值的影响;根据Fick第二定律建立了交变荷载作用下损伤混凝土中的氯离子传输模型,并给出了其解析解.结果表明:所建模型计算结果与室内试验结果吻合良好,说明交变荷载作用下损伤混凝土中氯离子传输模型所应用的理论和提出的假设具有一定的合理性和科学性.     

察尔汗地区盐渍土水热状态变化特征与水盐迁移规律研究

为提高察尔汗盐湖区高氯盐含量盐渍土工程的稳定性,对该地区多年水热和蒸发量变化情况进行分析,在寒季进行气温、地温和现场土体不同深度位置含水率和含盐量试验和研究。由试验结果总结出该地区寒季月平均气温和地温温差变化特征,昼夜地温温差变化特征,月平均地温时程变化与传递变化特征,以及推导表征了温度随时间和深度热传递速率的变化特征回归方程。最后分析了热效应是造成土体中水盐迁移的主导因素,寒季土体热效应作用随深度的下降而减弱,在土体的地表和地表下1.0～2.5 m范围内出现两个盐分聚集区,在今后的盐渍土工程设计和施工中应得到重视。     

原状黄土地基渗水特性及其与自重湿陷的关系研究

通过青海乐都大厚度自重湿陷性黄土地基现场试坑浸水试验,深入研究了原状黄土地基湿陷特性及渗水特性两个核心问题。通过分层布设沉降观测系统和TDR水分原位测试系统,对试坑浸水试验过程及停止浸水后原状黄土地基不同位置的体积含水率和沉降进行连续观测。精确测试了水在原状黄土地基中的入渗过程、扩散形态及长时间浸水条件下的影响范围;得到了水在原状黄土地基竖向和径向不同部位的扩散速率及其与扩散距离之间的关系;分析了水分入渗与自重湿陷变形之间的相互关系;提出了用现场实测的黄土受水浸湿时间和湿陷起始时间之间的时间差定量判定黄土自重湿陷敏感性的新方法及其评价标准建议值。     

橡胶粉改性沥青制备及性能试验研究

为制备沥青路面用橡胶粉改性沥青,针对胶粉目数、胶粉掺量、剪切时间、制备温度与剪切速率等影响因素,采用5因素4水平正交试验方案,以延度、弹性恢复率、抗剪强度、离析软化点差及粘温回归系数|B|值作为评价指标,遴选出橡胶粉改性沥青制备优方案,并制备出橡胶粉改性沥青;在此基础上,对其作用机理和路用性能进行分析.研究结果表明:采用掺量为24%的30目胶粉、剪切时间60 min、制备温度205 ℃、剪切速率5000 r/min制备出的橡胶粉改性沥青路用性能优异;均匀分散于沥青体系中的多孔状胶粉颗粒吸收沥青中的轻质组分,产生溶胀作用及微弱化学反应并呈空间网状交联结构,是橡胶粉改性沥青性能优异的主要原因.     

玄武岩纤维沥青混凝土高温性能研究

为研究玄武岩纤维对沥青混凝土高温性能的影响,对普通沥青混凝土和玄武岩纤维沥青混凝土进行了配合比试验和高温车辙试验研究.试验采用AC-13型沥青混合料,玄武岩纤维长度选用3 mm,6 mm和9 mm,掺量为0.1％,0.3％和0.5％.通过车辙试验研究最佳沥青用量条件下不同纤维长度和不同纤维掺量沥青混凝土的动稳定度(DS),进行高温性能及增强机理分析.试验结果表明玄武岩纤维显著得提高了沥青混凝土的高温稳定性能,其中纤维长度3 mm,纤维掺量0.1％的纤维增强效果最好.进一步研究表明,玄武岩纤维具有各项有利于提高沥青混凝土高温性能的物理力学指标,在沥青混凝土中具有广阔的应用前景.