高液限土的工程特性试验分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高液限土的工程特性试验分析 【摘要】 昌樟（南昌樟树） 高速公路沿线高液限土分布较广，为对 其进行有效利用，需要充分掌握其工程 特性。为此，选取了典型土样进行工程 特性试验研究分析，主要分析了高液限 土的不同含水率、压实功与压实度的关 系；土的不同含水率、不同击实功作用 下土样的 CBR 值的变化规律；不同击 实功作用下，土样的 CBR 浸水膨胀量 随含水率的变化规律。 中国论文网 /2/view-12911335.htm 【关键词】 高速公路；高液限 土；工程特性 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 高液限土属于一种特殊粘土，普 遍具有“高液限、高塑性指数、高天然 含水率”等特征，故从工程处治角度看 属于一种难以对付的“ 问题 ”土，高液限 土在江西省腹部范围十分广泛，昌樟 （南昌樟树）高速公路沿线也不例外， 设计土方量大（据估计沿线高液限土约 1.02107m3 ） 。为确保工程质量和工期, 降低工程造价, 需采取切实可行的方法 对沿线高液限土进行合理处治并加以利 用。为了对高液限土进行科学处治, 首 先必须全面了解高液限土的工程力学特 性, 为此, 选取了昌樟高速公路沿线两 处典型土样进行工程特性试验研究分析。 试验方法与试验项目 高速公路要求路基具有较高的强 度与稳定性,路基的压实是为了保证其强 度。室内试验的目的是基于高液限土的 特殊性, 在以往研究成果的基础上弄清 高液限土的含水率、击实功、压实度、 膨胀量和强度之间的相互关系, 为实体 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 工程试验与工程施工提供必要的依据。 由于高液限土的细粒含量大，其 内部胶凝物质（Fe2O3 nH2O，SiO2 nH2O 等）中包含结合水，结合水是 物质颗粒的组成部分，不同于普通土的 自由水，高液限土烘干后破坏了结合水 与颗粒间的结合力与分子结构，失水后 具有不可逆性，即失水后其胶凝作用不 可恢复。因此湿法制件与干法制件得到 的试验结果有一定的差距（表 1） 。同等 条件下击实试验最大干密度湿法小于干 法，最佳含水率湿法大于干法。昌樟高 速公路地处亚热带气候区，全年气候温 和湿润，年平均降雨量在 15001700mm，现场土的天然含水量 在 30% 35%，远高于最佳含水量， 须晾晒降低含水率后进行分层碾压施工， 因此采用湿法制件更符合实际施工过程。 即在制备预定含水量土样时, 采用将高 含水率的天然土逐步晾干的办法达到预 计的含水量, 而非干法的先将土样烘干, 再添加预计的水进行拌和闷料。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 由于高液限土的密度曲线与强度 曲线( 承载比 CB R) 之间并不完全吻合, 另外, 在含水量较高的情况下, 高液限 土往往随着击实功的增加其强度降低， 这在工程上主要表现为超压后的“弹簧” 现象。因此, 室内试验分别进行了不同 击实功( 层数击数为 3 30、3 50、3 98, 分别相当于轻型、中型和重型击 实功) 、不同含水率( 稠度在 0. 9 1. 3) 下的密度、浸水前后的强度和膨胀 率交叉试验。试验土样基本力学参数如 表 2 所示。 试验结果 高液限土的含水率、击实功与密 实度的关系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 考虑到填料天然含水率较高，重 点对填料在偏湿状态下的击实特性进行 了研究，不同含水率情况下干密度和相 应的压实度随击实功的变化如图 2.1 所 示。 图 2.1 中可以看出在最佳含水率 至大于最佳含水率 2%时，土样的干密 度随击实功的增加而增大的幅度较大； 在大于最佳含水率 3%时，干密度随击 实功的增加而增大的幅度开始降低，50 击与 98 击情况下的干密度已比较接近； 而含水率大于最佳含水率 5%时，30 击、 50 击、98 击情况下的干密度基本一样， 即在此含水率条件下，击实过程中已表 现的橡皮土特征，过多的击实功容易造 成土体内部剪切破坏。 可以看出土料偏干时对击实功较 为敏感，偏湿时击实功的变化对干密度 影响不大，实际施工时在压实度能达到 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 控制的前提下，宜尽量选取偏湿状态进 行碾压，有利于减少碾压遍数，提高施 工效率，但要防止过度碾压。 高液限土的含水率、击实功与强 度的关系 按照公路土工试验规程 （JTGE40-2007）的要求进行湿法备样， 配置了 45 种不同含水率的试样，含水 率处于最佳含水率和天然含水率之间。 每种含水率的试样进行三种不同击实功 （98 击、50 击、30 击）的 CBR 实验。 不同击实功作用下土样的 CBR 值随制 样的变化如图 2.2 所示。 图 2.2 的结果表明，各土料场高 液限土在不同击实功作用下，土样 CBR 值随含水率呈先增大后减少的变化特征， 制样含水率大于最佳含水率 3%时的 CBR 值最大；在最佳含水率情况下，压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 实度大于 90%后，其 CBR 值都大于 3%；当初始含水率大于最佳含水率 3% 时，压实度大于 90%后，其 CBR 值都 大于 4%；当初始含水率大于最佳含水 率 7%时，不同击实功（3098 击）条 件下土样的干密度已变化很小，CBR 值 变化也不大，最小为 2.4%、最大为 6.6%， 在此含水率的情况下，土样在击实过程 中大部分都有较明显的橡皮土现象出现。 高液限土在不同击实功能和含水 率下 CBR 浸水膨胀率变化关系 不同击实功作用下，土样的 CBR 浸水膨胀量随制样含水率也有明显的变 化，图 2.3 为不同击实功能和制样含水 率下 CBR 浸水膨胀率变化关系曲线。 图 2.3 所示结果表明，不同击实 功作用下，土样的 CBR 浸水膨胀量随 制样含水率的增加快速递减，这说明偏 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 湿状态下碾压的高液限土路基其水稳定 性要好些；相同制样含水条件下，击实 功越大，土样越密实，其膨胀量越小， 说明增大土体密度有利于提高土体的水 稳定性。 结论 综合上述分析总结可以看出： 1）总体上，高液限土 CBR 强度 较高，只要含水率适合，土体密实程度 较高，其 CBR 值能够满足规范对上、 下路堤填料强度的要求； 2）重型击实功作用下，高液限 土 CBR 最大值对应的含水率大于最佳 击实含水率，此时对应的浸水 CBR 膨 胀量也较最佳含水率下土样的小，故为 获得满意的 CBR 强度和体积稳定性， 宜在偏湿状态进行土体碾压； 3）从加快