【博士】土石混填路基压实质量控制方法研究【2006】

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内容简介

　　学科专业：道路与隧道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度： 2006年　　随着高等级公路向西部山区延伸，必将大量遇到采用土石混合料填筑路基的情况。由于土石混合料的级配组成、含水状态极不均匀，与一般细粒土有显著不同，沿用细粒土的压实标准与检测方法，必然存在标准干密度的确定、检测方法的适用性及评价指标的合理性等问题。以往结合土石坝和公路工程建设，对土石混合非均质填方的压实质量开展了研究，但至今土石混填路基压实质量的检测和评价方法仍无法满足实际的应用要求，有待进一步的完善、补充和改进。本文在室内外试验基础上，提出了土石混填路基压实质量控制指标及相应的检测方法。　　 (1)首先，采甩自行加工的大型击实仪对不同最大粒径及粗颗粒含量的土石混合料进行击实试验，得到了粗颗粒含量、最大粒径、级配、击实功及不同等效处理方法等因素对土石混合料最大干密度的影响规律。此外，还开展了其它路用性能试验研究，得到了粗颗粒含量对土石混合料无侧限抗压强度、CBR及回弹模量的影响规律。　　 (2)根据高斯散度定理，求出颗粒体力和表面力的相互关系，建立球状颗粒体宏观应力与微观接触力之间的关系。通过引入颗粒形状修正系数、等效半径及颗粒接触密度分布函数等参数，进而求出了土石混合料的应力应变关系。根据应力应变关系中的刚度矩阵，分析了不同因素对土石混合料力学特性的影响规律。　　 (3)对现行土石混填路基压实质量控制指标和检测方法进行评价，根据控制指标之间的相互关系及适用范围，提出以压实度作为土石混填路基的压实质量控制指标。同时，根据目前检测方法优缺点及承载力与压实度之间的关系，提出采用静力贯入法来检测路基的压实质量。　　 (4)以压实度作为控制指标，首先必须解决好土石混合料最大干密度的确定问题。对于不同粗颗粒含量的土石混合料，通过引入细粒土干密度的校正系数来确定其最大干密度，其中校正系数与密度干涉系数、粗颗粒含量等参数有关。对于超粒径的土石混合料，一般情况下可采用等量替换法通过中型击实试验测出其最大干密度，当土石混合料为连续级配时，也可通过剔除法试验结果的推定分析来确定其最大干密度。　　 (5)为了验证静力贯入式路基压实度检测方法的可行性，自行研制了大型自动压力仪及其相关设备，用大型击实筒配制不同压实度、粗颗粒含量、最大粒径及含水量的试样进行贯入试验，得到了合理的贯入杆直径、贯入深度，及土石混填路基压实度与贯入荷载、粗颗粒含量、最大粒径及含水量之间的统计关系，并提出了相应的试验检测方法。　　 (6)针对不同贯入深度时的贯入荷载，提出了通过土体的极限承载力和沿深度变化的修正系数确定的方法，其中极限承载力采用极限分析中上限法——能量法来求解，求解过程中考虑了土体重力的影响。　　 (7)结合现场试验段施工，开展了静力贯入式路基压实度检测试验。测试结果表明，本文提出的土石混填路基压实质量控制方法有效、实用。　　

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