膨胀土路基设计、加固与施工技术研究.ppt

膨胀土路基设计、加固与施工技术研究 项目概况 研究目标 研究的主要内容和成果 结论和建议 解决膨胀土地区公路路基建设中普遍存在的关键技术问题： 1. 膨胀土用作路堤填料的技术问题——环保与水土保持 2. 路堑边坡稳定与加固及防排水问题 3. 路基变形对路面的影响及防治问题 派生两类问题： 1. 膨胀土土性及路用性能研究 2. 干湿循环显著影响区的问题 一、膨胀土土性及物理力学特性试验研究 二、膨胀土干湿循环显著影响区及其勘察方法研究 三、膨胀土路堤设计与施工技术研究 四、膨胀土路堑设计与施工技术研究 五、膨胀土路基路面变形协调设计研究 一、膨胀土土性及物理力学特性试验研究 1. 物质成分、结构特征和基本物理性质 通过对项目依托工程所在地广西、河南、云南、湖南以及全国其它膨胀土典型分布区的膨胀土样进行物质成分、结构特征和基本物理性质指标的试验。得到以下主要结论： 课题组对取自四省（区）六地的16个膨胀土样进行了标准吸湿含水率试验和相应的物理化学性质试验，以验证中交二院所提出的标准吸湿含水率指标及其判别标准的合理和有效性。 3. 膨胀土渗透特性 3. 膨胀土渗透特性 3. 膨胀土渗透特性 4. 膨胀土变形特性 以广西南友路宁明灰白膨胀土为主要研究对象，考虑膨胀土在公路路基中实际应力状态和含水率变化范围，利用常规固结仪进行了不同含水率和上覆压力条件下的系列试验，研究了膨胀变形规律，得到了膨胀系数等数值分析所需计算参数。 4. 膨胀土变形特性 4. 膨胀土变形特性 5. 膨胀土强度特性 常规饱和固结快剪试验发现，不同地区膨胀土的抗剪强度指标存在较大的差异性。一般情况下胀缩性越强，其抗剪强度指标越低。 5. 膨胀土强度特性 6. 膨胀土干湿循环特性 （1）抗剪强度随干湿循环次数的变化规律 6. 膨胀土干湿循环特性 （2）干湿循环过程中上覆荷载对膨胀土强度和变形的影响 7. 本构模型及其参数的确定 非饱和土的变形除受应力影响外还与土体的湿度变化有关，因而其本构关系是应力、含水率与应变的关系。为反映湿度变化的影响，以往本构关系的建立主要是从两方面着手（殷宗泽，2006）： 7. 本构模型及其参数的确定 对膨胀土复杂性质面面俱到的表述必将导致数学模型的形式复杂而失去实用的价值。课题组主要从以下三个方面建立实用型非饱和膨胀土本构模型： 水是工程破坏的主要肇因，且工程中常用含水率反映土的湿度状态而不是吸力，因此宜以经典饱和土弹塑性本构关系为基础，通过建立应力－含水率－应变关系，反映非饱和土特征。 考虑体积应力对本构关系中材料参数的影响，可在一定程度上反映浸水对骨架应力的作用。 参数少且可通过常规试验方法获取。 7. 本构模型及其参数的确定 7. 本构模型及其参数的确定 8. 膨胀土承载力及水稳性 9. 膨胀土与筋材相互作用 课题组提出并实施的路堤、路堑处治方案中，多种方案涉及到土工合成材料加筋技术。课题组开发了先进的大型数控拉拔试验系统（长120cm，宽50cm，高50cm），开展了膨胀土与土工隔栅的相互作用试验研究。 9. 膨胀土与筋材相互作用 一、膨胀土土性及物理力学特性试验研究 二、膨胀土干湿循环显著影响区及其勘察方法研究 三、膨胀土路堤设计与施工技术研究 四、膨胀土路堑设计与施工技术研究 主要研究内容 干湿循环显著影响区是本项目建立和确定膨胀土路基处治措施的主要依据。 本研究提出的快速勘测法所得到的宁明膨胀土干湿循环显著影响区深度为1.8m，与试验路跟踪观测结果确定的深度（1.83～1.96m）十分接近，证明本研究所提出的采用快速勘测法确定干湿循环显著影响区深度的方法是合理的。 快速勘察法是一种以标准贯入法为基础的确定干湿循环显著影响区的新方法，具有快速简便、易于在工程中推广应用等特点。 干湿循环显著影响区深度不同于大气影响层深度，后者主要考虑水、气的影响，而前者着重考虑水的影响。 一、膨胀土土性及物理力学特性试验研究 二、膨胀土干湿循环显著影响区及其勘察方法研究 三、膨胀土路堤设计与施工技术研究 四、膨胀土路堑设计与施工技术研究 1. 膨胀土改良技术研究 2. 膨胀土直接用作路堤填料的可行性研究 膨胀土天然含水率高、水稳性差，公路路基设计规范中明确规定，胀缩总率不超过0.7％的膨胀土（改性土和天然土）才能作路堤填料。 土质改良耗资大、施工机械要求高、工期长，不可能在西部得到推广。 弃土换填导致膨胀土地区水土流失、生态环境严重破坏。 规范CBR试验方法用于膨胀土的强度评价存在不合理性。 2. 膨胀土直接用作路堤填料的可行性研究 2. 膨胀土直接用作路堤填料的可行性研究 2. 膨胀土直接用作路堤填料的可行性研究 2. 膨胀土直接用作路堤填料的可行性