详情

原文传递大粒径无黏性土石混合料填筑路基应用技术研究

论文题名：	大粒径无黏性土石混合料填筑路基应用技术研究
关键词：	大粒径无黏性土石混合料;路基填筑;布放参数;稳定性;施工工艺
摘要：	山地丘陵区填料匮乏且道路运输较为困难，路堑开挖和隧道爆破产生的大粒径无黏性土石混合料大量存在。这些大粒径无黏性土石混合料因其填料粒径大、细料少、非均质等特性给道路工程施工及应用带来挑战，如何选择合理施工技术参数以期达到最优的压实效果已成为该类填筑料应用中亟需解决的关键问题。本文依托京沪高速公路莱（芜）-新（泰）二标段改扩建工程，通过室内物理力学性能指标试验、室内模型箱试验、数值模拟及理论分析等研究手段，对大粒径土石混合料的物理力学特性、大粒径块石布放参数、沉降变化规律、现场施工应用等方面开展系统的精细化研究，主要研究内容如下：　　（1）揭示了大粒径无黏性土石混合料的基本物理力学性质：工程沿线分布的大粒径土石混合料中砂粒组质量小于砾组质量，且细粒土含量小于总质量的5%，不均匀系数Cu与曲率系数Cc分别为31.92、1.26，是级配良好砾；在土石混合料中，岩样整体上表现为黄褐色-灰白色，其主要的矿物组成成分别为石英和长石，SiO2的含量为16%（小于52%），属于碱性石料（钙质）；大粒径土石混合料最佳含水率为5.2%，最大干密度为2.054g/cm3，含水量的变化对土石混合料的压实度影响较大，路基填筑过程中应严格控制含水率，使其达到规定的压实度；土石混合料的CBR值为63.2，远大于规范要求；大粒径块石密度为2.75g/cm3，天然状态和饱和状态下的单轴抗压强度分别为77MPa、55.8MPa，属于中硬岩。　　（2）凝练了含大粒径块石路基的沉降变化规律，得到大粒径块石最佳布放参数：通过室内可视化模型试验以及先进的显微数码摄像可视化跟踪技术研究得到大粒径块石在土石混填路基内部的最佳布放间距为1.5倍块石粒径长度，合适的埋深在距路基顶面2m以下，此外块石粒径在40cm-60cm范围内，随着粒径的增加，路基的稳定性越好。　　（3）通过建立大粒径块石填筑路基的颗粒流离散元模型，验证了大粒径块石最佳间距、合适埋深的准确性，同时确定了大粒径块石竖向布放在路基内部时宜采用错位布放形式。　　（4）基于路基内部大粒径块石的最佳布放参数，建立了交通荷载下实际路基有限元模型：将其与未布放大粒径块石路基在竖向稳定性及侧向稳定性方面进行对比，结果分析显示路基变形以竖向为主，且内部布放有大粒径块石的路面最大及最小沉降均低于内部无大粒径块石的路基，说明内部布放有大粒径块石的路基总体稳定性较好。　　（5）基于室内常规试验、模型试验及数值模拟确定的大粒径块石的布放参数，设计了施工过程中大粒径块石的分选布放，土石混合料的摊铺、整平和碾压，以及对大粒径土石混合料路基的施工检测，总结了大粒径土石混填路堤的施工注意事项。
作者：	孔振中
专业：	交通运输工程
导师：	赵之仲;李辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2022