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《成都理工大学》 2013年
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红层软岩填料的工程特性及其改良土在高填方边坡中的适用性评价

袁屹璋  
【摘要】:随着西部发展战略的逐步实施,如今中西部地区经济增速已经连续5年全面超过东部地区,标志着长期以来我国区域发展差距扩大的趋势得到初步遏制,新的区域发展战略版图正在形成。在这样的大环境下,西部地区的工程建设日益增多,各种工程问题随之出现。在山区丘陵等一些地形起伏较大的地区,由于地形条件限制,为了工程需要不得不进行大量的挖方和填方,而由于填方边坡的失稳破坏带来的工程事故在业内也不乏多见,填方边坡的稳定性问题正在逐步引起人们的重视。 本文以重庆市涪陵区某电厂工程建设场地平整项目为依托,将红层软岩填料高填方边坡作为研究对象,结合工程场地软岩颗粒的具体情况,通过循环破碎试验、击实试验、大型三轴试验和大型压缩试验,将场地内软岩填料可能存在的不同配合比进行对比分析,获取了不同配比下混合填料的工程特性,同时对其进行化学改良,并对改良填料的工程特性做出了试验验证。 根据室内试验结果,采用三维数值模拟和二维数值计算重点研究软岩材料用作高边坡填料时的安全性与适用性,同时通过不同坡率和不同填料下边坡的稳定性计算,分析验证不同填料在高边坡中的可用性,最后得到改良填料的适宜坡率。 文章取得的主要成果如下: (1)破碎试验中,一次击实作用下较明显的破碎规律为40~20mm粒径范围颗粒含量减小,0.075mm粒径范围颗粒含量增加,粉粒的增加更多的是由于组分中的泥质部分发生了较大程度的破碎,而承担骨架作用的更多则是强度相对较高的砂岩和泥质粉砂岩颗粒,填料颗粒产生的破坏在宏观上表现为角砾的减少和粉粒的增多; (2)混合填料的颗粒破碎情况随击实次数的增加而减弱,各粒组含量在循环破碎中的变化规律可以进行较好的线性拟合,决定系数R2在多数时候可以达到0.9以上,但也有R2低至0.003的极端情况,说明循环破碎规律具有一定的离散性; (3)混合填料的最优含水量随泥质成分含量的增加而有所增大,现场随机混合料的最大干密度为2.104g/cm~3; (4)混合填料的c值随泥质成分含量的增加呈上升趋势同时φ值则呈下降趋势,各方案配比下混合填料c值在饱水情况的丧失维持在20%-30%这个区间,泥质成分对饱水情况下φ值的丧失具有一定的抵抗作用,现场随机混合料的c、φ值分别为最优含水率下46.6kPa、27.5°和饱水情况34.2kPa、24.5°; (5)混合填料随着泥质成分含量的升高,其密度降低,初始孔隙比升高,压缩过程前段的孔隙比减小速率加快。通过对Es-p曲线的分析得到了压缩模量和竖向压力的幂函数拟合关系方程,由此推算出填料压缩模量和埋深的对应关系; (6)改良填料有着更好的含水量包容度,随着水泥掺和量的增加,其最优含水量和c、φ值都呈现出渐上升的趋势,c值远大于改良前的各种方案,而φ值的增长不明显; (7)在1:2的设计坡率下回填区的整体稳定性较好,但在局部剖面存在稳定性系数较低的情况;此时若采用调整配比填料进行填筑能在一定程度上提高边坡的稳定性,但仍然无法完全满足工程安全要求;而采用改良填料进行填筑时则可以下稳定(满性8足)全部安全要求; 系最数大较坡低率,1其:余1剖.5+面四及级工放况坡均时能,满改足良要填求料;边而坡在仅1在:13.-735’剖坡面率天+四然级工放况坡时,能够全部满足安全要求,填料在经过化学改良后具备了较高的可用性。
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