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原文传递黄土路基填料石灰与水泥改良及现场换填效果研究

论文题名：	黄土路基填料石灰与水泥改良及现场换填效果研究
关键词：	高速公路;黄土路基填料;无机结合料;掺配比;变形特性
摘要：	甘肃省地处黄土高原西部，省内不同区域黄土在湿陷性、工程特性、物理力学特性、水敏感性等方面都存在很大不同。近年来，甘肃省内高速公路建设运营里程大幅度增长，省内诸多公路也已开展设计规划。但甘肃省内地质情况较为复杂，修建公路时通过的地层较多，对公路的设计、施工过程与通车后的养护工作带来了许多问题。因此，将省内黄土区域设计技术标准进行统一，是黄土地区公路修筑的一项关键和重要工作。统一标准可以提升公路修筑质量及灾害防范等级，将运营过程中因外部因素导致的公路病害风险降低，也可以保证高速公路的行车舒适性及运营稳定性。　　本研究以甘肃省内典型陇东、陇西黄土为试验材料，开展石灰与水泥对黄土公路路基填料改良效果研究。首先通过界限含水率试验、颗粒分析试验、浸出液试验、击实试验等，确定典型黄土的物理力学性质。而后，将石灰与水泥作为无机结合料，添加进黄土中进行改良。通过控制无机结合料掺配比及养护时间，采用无侧限抗压试验、直剪试验、界限含水率试验、掺配比试验、冻融循环试验等相关室内试验，研究分析改良黄土的强度和变形特性。　　公路工程现有规范中，改良土强度以养护7d后的无侧限抗压强度作为标准，本研究便以此为依据。首先进行掺配比试验，测试不同石灰掺配比（3%~12%）及水泥掺配比（2%~10%）对改良黄土强度的影响。试验结果表明：石灰和水泥作为改良剂，对黄土的改良效果明显，随着掺配比提升，改良黄土强度首先提升明显，随后逐渐减缓并出现平台。根据试验分析可知，当石灰掺量为5%~8%，水泥掺量为4%~6%时，改良黄土在保证规定强度的前提下具有最优佳的经济性。　　养护试验及耐久性试验中，选取石灰掺配比为5%与8%，水泥掺配比为4%讨论养护时间对改良黄土强度的影响。试验结果表明：石灰改良黄土的强度提升与养护时间关系不显著，养护7d后改良黄土的强度已经达到养护28d强度的80%。水泥改良黄土具有早期强度较大的特点，养护28d后强度随养护时间明显增长。而且其受冻融循环次数的影响较大。在经历8次冻融循环后，水泥改良黄土的无侧限抗压强度降幅最大，在第12次冻融循环后强度衰减基本稳定。　　室内试验确定最佳掺配比后，选取在建高速公路施工路段，进行了灰土换填现场试验。通过对5%、8%石灰掺量的改良黄土及4%、6%水泥掺量的改良黄土进行试验，总结出黄土地基灰土垫层换填处理方法的技术参数和评价处置效果，得到了灰土换填施工流程中的最优机械组合，并对施工工艺进行优化。同时采用便携式落锤弯沉仪对碾压完成的路基面层进行检测，将动态变形模量（Evd）测试值与压实度K值相关联，结果关联性强，进而总结出甘肃省内不同区域黄土的Evd与K值的换算式。验证结果证明：采用动态变形模量测试仪测试黄土路基压实质量是切实可行和快速可靠的，本研究的相关研究结果也为黄土路基快速检测新技术控制指标选定提供了基础资料。
作者：	曹志伟
专业：	土木工程
导师：	张虎元
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州大学
学位年度：	2022