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原文传递黄泛区粉土路基冲击压实动力特性研究与机理分析

论文题名：	黄泛区粉土路基冲击压实动力特性研究与机理分析
关键词：	道路工程;粉土路基;冲击压技术;工艺参数
摘要：	路基是道路的重要组成要素之一，承受由路面传递下来的荷载，路基的均匀与稳定直接影响道路的使用性能，有效的压实能明显提高路基的强度与稳定性。目前，路基压实常采用振动压实或静力压实，该种压实方法具有压实度较均匀、压实质量易控制的优点，但其压实能量较小，允许的铺层厚度较薄，且施工效率慢，对建设工期短的工程不适用。对于黄泛区土质而言，其组成以粉土、粉质粘土为主，孔隙比大，含水率高，压缩性大，如何快速有效地进行压实是一个重点和难点问题。与传统压实机械相比，冲击式压路机由于其压实能量大、施工速度快、压实效率高、费用低、允许的含水率范围较大，同时对压实层以下的土体仍有补强作用，故而越来越多地应用在道路工程中。　　由于冲击碾压技术起步较晚，尤其在黄泛区路基施工中的应用较少，施工工艺参数、动应力传播规律与加固机理等尚不明确，严重影响了该技术的深入研究与发展。依托正在施工的济南-东营高速公路，通过室内土工试验、现场试验、数值模拟等手段，对黄泛区路基填料的土质特性、粉土路基冲击压实的效果、动应力分布规律及其作用机理进行了分析，推荐了适用于黄泛区路基分层冲击压实的工艺参数，主要研究结论如下: 　　(1)通过对比分析4种不同松铺厚度粉土路基的冲击压实效果，得出粉土冲击压实使用用于路堤区，而不适用于路床区，且适用的含水率范围可适当放宽。针对不同的松铺厚度，可取最后5遍碾压后压实度增量小于1％所对应的碾压遍数作为有效压实遍数。　　(2)根据经济有效原则，推荐黄泛区粉土路基冲击压实工艺参数:对于YCT-25型冲击压路机，最佳松铺厚度为0.8m，允许的含水率范围可扩大至ωop-5％≤ω≤ωop+4％，最佳碾压速度为10～12km/h，最适宜碾压遍数为20遍。　　(3)冲击荷载具有瞬时性，连续两次冲击作用产生的动应力无明显叠加现象，动应力峰值沿深度方向具有滞后性;松铺路基冲击压实过程中路基内部某一深度位置处的动应力峰值随冲碾遍数的增加呈先增大后减小的规律;冲击点两侧各深度位置处的动应力沿纵向近似呈对称性，冲击点前的动应力大于冲击点后的动应力;土体内部竖向动应力、侧向动应力和竖向位移沿深度方向呈现类似的变化规律，且均出现明显拐点，同一变量的拐点基本一致，并据此提出了土体冲击压实内部动应力分布的简化模型;对于YCT-25型冲击压路机，理论影响深度约为3.7m，径向有效影响范围约为1m。　　(4)粉土的冲击压实过程在宏观上大致可分为4个阶段，即松散土体阶段（吸收能量）→土体密实阶段（传递能量）→板块形成阶段（扩散能量）→板块下移阶段（松动区增厚）;在微观上可大致分为三个阶段，即动载输入、振动传播和介质运动。　　该研究成果的取得，可为路基冲击碾压相关标准、规范的建立提供实际工程资料，为黄泛区粉性土路基冲击碾压施工工艺参数的选取提供依据，有助于冲击碾压技术的理论研究与发展，具有显著的工程意义和社会经济效益，前景十分广阔。
作者：	于一凡
专业：	建筑与土木工程
导师：	宋修广
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文