详情

原文传递细砂路基长期性能及其保障技术研究

论文题名：	细砂路基长期性能及其保障技术研究
关键词：	细砂路基;加速加载试验;长期性能;回弹模量;永久变形
摘要：	路基是路面结构的支撑，良好的路基长期性能则是长寿命路面结构的重要保障。在我国水网密集、地势较低的冲积平原地区或滨海地区，路基填料土源匮乏，就地取土将占用大量宝贵的耕地，增大当地环境保护负担。而与此同时，此类地区河（江）砂或滨海细砂储量丰富，若以之作为填筑材料，则节约耕地、保护生态，减少道路工程建设对当地资源和环境产生破坏。细砂粒组成分较多且含一定细粒土的细砂或粉细砂，传统意义上讲不是一种优质填料，实际应用并不多见。采用细砂填筑路基是否具备良好的长期性能，成为制约该类材料推广应用的关键问题。　　因此，本文在掌握此类细砂基本路用性能的基础上，通过室内重复动三轴试验，研究细砂填料在交通荷载作用下的动态特性，并重点应用MLS66(Mobile Load Simulator66)模拟往复交通荷载作用，通过现场足尺加速加载试验(Accelerated Pavement Test，APT)，揭示细砂路基结构的长期工作状态和力学响应，以期为上述地区细砂路基修筑和长期性能保障技术提供理论基础和现场试验验证。　　(1)选取上海周边地区6种典型砂样，进行了颗粒分析试验、毛细水上升高度试验、击实试验、CBR试验、回弹模量试验和直剪试验，表明细砂填料用于路基填筑具备良好的路用性能，控制细砂压实是关键。　　(2)选取两种细砂砂样，通过重复动三轴试验，重点研究了动态回弹模量和动力塑性应变累积的特征及其影响因素。发现两种细砂土样动态回弹模量的影响显著性排序为:含水率最大，偏应力与压实度其次，围压最小;进而建立了此类细砂的动态回弹模量预估方程，回归检验显示该方程的预估精度较高;在正常交通荷载作用下乃至存在超载时，细砂仍呈现出安定状态，各含水率条件下永久应变的均在0.3％以下水平。　　(3)为模拟细砂荷载在交通荷载和自然环境共同作用下的长期性能，进行了详细的现场足尺加速加载试验方案设计，并进行了严格的施工质量控制。路基高度选取了代表低填的1.5m和代表普通高度的3m，加载次数分别为100万次和120万次。采取光纤光栅传感器测试路基应力和变形，采取TDR传感器测试路基湿度，采取孔隙水压力计和沉降管测试地基沉降。　　(4)加速加载试验结果表明:细砂路基受地下毛细水的作用较小，且具备良好的透水性，路基内部的含水率为10％以下;在超载50％的情况下，路基内的荷载附加应力仅为15kPa以下，并随着路基深度的增大而逐渐减小;在反复的荷载作用下，路基顶面的动态竖向压缩应变仅为16με左右，永久变形总量不超过2mm;路基的整体模量未出现随加载次数增加而衰减的现象，其FWD反算模量均在250MPa以上;经半刚性基层和填砂路基的荷载扩散效应后，行车荷载作用下软基内的残余变形可不予考虑，加载期内未见明显的孔隙水压力累积现象。　　(5)细砂路基长期性能的保障技术应从设计和施工两个角度予以实现。顶封和包边结构可提供砂芯的围压，提高松散细砂的整体力学性能;底部排水设计可避免渗水形成的薄弱层;包边与细砂宜同步施工提高整体结合性，细砂压实含水率控制需要综合考虑细砂压实的水敏感性、细砂的初始含水率与施工环境，以及施工可行性和便利性等诸影响因素，对不同压实曲线特征宜区别对待;细砂在碾压过程中表层砂扰动现象明显，上层结构施工则有利于二次密实，施工监测宜具备针对性。　　(6)研究成果在崇启通道上海段的成功应用表明，采取合理的结构设计和施工控制后，细砂路基呈现出良好的长期性能，具备推广应用价值。
作者：	过震文
专业：	道路与铁道工程
导师：	郑健龙
授予学位：	博士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文