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巨粒土高路堤压实控制与力学性状研究

秦尚林  
【摘要】: 巨粒土具有良好的工程特性,越来越广泛的应用于工程实践中,尤其是公路路基工程中,但由于对巨粒土的压实特性、压实质量评定标准以及其力学性质研究方面还有很多问题模糊不清,使得巨粒土在工程上的应用没有取得应有的良好效果,也影响到其更为广泛的应用。为适应工程发展的需要,本文通过现场碾压试验以及室内大型三轴剪切试验等手段,对巨粒土的压实及工程特性方面展开深入研究,以期为今后巨粒土性质的进一步研究奠定一定的基础。 1.通过巨粒土室内大型压缩试验与三轴剪切试验,研究了巨粒土的力学特性以及水的影响。(1)巨粒土的压缩模量与垂直压力的关系并非简单的随压力的增加而增大,部分试样在较大一级压力作用下,压缩模量反而有所降低。(2)在试验条件下,应力-应变曲线表现为弱应变软化型或应变硬化型,其形态主要决定于围压的大小。在低围压状态下,剪切过程中先出现体积收缩,随着轴向应变的增加,逐渐转为体积膨胀。随着围压的增大,剪胀逐渐减弱并过度到完全体缩,但体缩率逐渐减小直至趋于稳定。(3)巨粒土的抗剪强度随着应力水平的变化,表现出非线性特性。一般随着围压增大,强度降低。(4)水对巨粒土的压缩特性和剪切特性有重要影响,主要表现为压缩系数增大,抗剪强度参数降低。 2.以河南平顶山S325侯饭线为依托,进行了巨粒土现场碾压试验。通过对不同的施工机械、铺土厚度、碾压遍数和含水率等工艺参数的组合试验以及采用沉降量、灌水法、弯沉等多种方法对路基质量进行检测对比,找出了这一特定工程的巨粒土填筑最佳施工工艺参数以及快速有效的质量控制方法。 3.巨粒土在常应力水平下就容易产生较高颗粒破碎率,颗粒破碎将对材料的剪胀性和抗剪强度产生影响。本文在总结前人研究的基础上,对巨粒土的颗粒破碎进行了系统的研究,探讨了巨粒土在压缩和剪切作用下的颗粒破碎以及颗粒破碎对力学性质的影响。 4.总结了巨粒土的应力-应变关系以及体变-轴应变关系特性,探讨了邓肯-张模型对巨粒土的适用性,并通过对其改进,建立了适用于巨粒土的本构模型。并通过试验得到模型参数进行模拟,验证了改进后模型的合理性。


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