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原文传递季冻区水泥土路基工程应用技术研究

论文题名：	季冻区水泥土路基工程应用技术研究
关键词：	路基工程;水泥改良土;回弹模量;压实度
摘要：	路基是公路工程的基础，良好的整体稳定性、较高的强度、稳固的水温稳定性是对路基的基本要求，更是道路正常使用的先决条件。若路基土力学性能得不到有效的保证，加之车辆荷载的反复作用，会导致路基结构破坏并衍射到路面形成裂缝、拥包等情况，严重影响路面结构的正常使用。双辽到洮南的高速公路沿线广泛分布着具有“高粉性，低粘性”等特点的粉土质砂，具体表现为质地松散、粘性含量小、保水性差，压实后效果不佳。同时，如若土体碾压过度，定型的土体结构又极易出现损伤，不适合直接当作路基填筑材料使用。　　为了解决上述难题，同时遵循现行规范中因地制宜、就地取材、有效利用资源等要求，本文提出采用水泥改良粉土质砂作为路基填料，即水泥改良土。水泥改良土作为路基填料，不仅要满足相关规范中对路基土的路用性能规定，也要能在长期循环往复的车辆荷载作用下始终保持可靠性。因此，本文以季冻区水泥改良路基土作为研究对象，依托吉林省双洮高速公路项目，系统性地探究了不同水泥掺量条件下粉土质砂的路用性能、静力特性和动力特性，确定粉土质砂和水泥的最佳配合比。在此基础上铺设试验路段，预埋传感器并对碾压施工过程进行实时连续的监测，通过精准控制路基土压实度的方法来保证路基填筑质量。本文以双洮高速公路路基建设为工程背景，通过室内试验和现场测试的方法，从理论出发深入研究水泥土路基的工程特性及其应用技术，以期形成季冻区水泥土路基施工技术标准，为水泥土路基在吉林省等季冻区的应用提供理论依据和实践参考。本文的主要成果如下：　　（1）提出水泥改良土强度综合表征参数PCT，PCT能较好地反应水灰比、水泥掺入量、养生龄期等因素对水泥改良土无测限抗压强度的影响，水泥改良土强度与综合表征参数PCT成较好的幂函数关系，这一关系可用于预测实际工程中水泥改良土强度。　　（2）静回弹模量随着水泥剂量的提高而增加，随着冻融循环作用次数的增加而下降，静回弹模量在前5次冻融循环作用中下降明显，第7~8次冻融循环以后静回弹模量趋于定值，经历第一次冻融循环后静回弹模量降低最多；水泥改良土动回弹模量与水泥掺量和围压呈正相关，与循环偏应力和冻融循环次数呈负相关。　　（3）由动回弹模量表征模型得出水泥改良土的总结性动回弹模量，提出静态回弹模量预估模型。构建静、动回弹模量转换公式，拟合效果理想。2%、3%、4%水泥掺量改良土动回弹模量均满足规范要求，2%水泥改良土只是稍大于规范要求，综合考虑材料力学性质及经济等因素，推荐使用3%水泥掺量改良粉土质砂作为路基土使用。　　（4）压路机碾压过程中，土压力沿深度方向有明显的衰减，30cm厚度衰减20%左右，60cm厚度衰减60%左右。振动加速度的最高峰值沿着深度方向逐步消减，碾压前两遍时，加速度峰值偏小，碾压后几遍时路基土压实度提高，加速度峰值变大。60cm厚度以上的土层碾压能量传递的效果较差，30cm左右厚度的土层的碾压效果良好，考虑工程造价以及施工效率，建议选择30cm厚度水泥改良土分层填筑。　　（5）构建加速度有效值和压实度间的拟合函数，二者拟合效果良好，拟合度均在94%以上，证明在碾压过程中，用信号处理后的加速度有效值来预测路基土压实度是现实可行的，为无损检查压实度提供了一种新的思路。
作者：	王哲
专业：	道路与铁道工程
导师：	靳卫东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022