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原文传递炭质页岩填料路用性能及路基填筑技术研究

论文题名：	炭质页岩填料路用性能及路基填筑技术研究
关键词：	炭质页岩填料;路用性能;路基填筑技术;湿化变形
摘要：	在炭质页岩分布地区修筑高速公路时，为了解决路基填料匮乏的难题，本着就地利用、生态保护的原则，常常利用沿线的炭质页岩材料用作路基填料。现场使用炭质页岩填筑的公路路基经常会出现不均匀沉降、路面开裂等病害，严重影响了公路的运营和安全。为了后续更好使用炭质页岩填料，本文以云南墨（江）临（沧）高速公路沿线炭质页岩碎石土作为研究对象，开展了耐崩解试验、单轴抗压强度试验、击实试验、CBR试验、回弹模量试验和三轴湿化变形试验等一系列室内试验，研究了炭质页岩的物理力学特性、路用性能和湿化特性，并使用炭质页岩填料进行现场路基填筑试验，研究了炭质页岩路基的现场填筑技术，具体工作如下：　　（1）开展了电子扫描分析、X射线衍射分析和耐崩解试验，发现岩样中存在大量的Fe元素和S元素，含有一定量的黄铁矿，还含有高岭石、蒙脱石等黏土矿物，这些矿物的存在导致了炭质页岩在水中的稳定性差；耐崩解试验结果表明，炭质页岩在室内干湿循环作用下极易发生崩解，在自然环境中也会逐渐从整块崩解呈碎石、石状土。　　（2）开展了击实试验、CBR试验和回弹模量试验，发现含石率对炭质页岩的最大干密度和最佳含水率的影响较大；CBR试验结果说明，在94%、94%和96%压实度下的压实料都能够满足《公路路基设计规范》中对填料CBR值的要求。由回弹变形模量试验的结果，证明炭质页岩路基的回弹模量也满足相关规范要求。　　（3）开展了针对炭质页岩湿化变形的“单线法”试验和“双线法”试验，由“单线法”湿化试验结果可知，湿化应力水平对试样湿化变形有很大的影响，在相同围压下，轴向湿化变形随应力水平增加而增加，而围压对湿化变形影响较小；通过两种方法的对比，发现“双线法”试验的湿化变形明显小于“单线法”试验的湿化变形，这是由于“双线法”试验没有考虑浸水饱和时产生的变形，所以“单线法”试验结果更符合现实情况；根据“单线法”试样的应力-应变曲线，分析拟合得到了炭质页岩轴向湿化变形与应力水平的经验公式。　　（4）通过炭质页岩试样不同围压条件下的干态、湿态的三轴剪切试验和四种不同湿化应力水平下湿化变形试验得到的应力-应变曲线，找出不同情况下的围压和峰值应力，采用画摩尔应力圆的公切线求得6种状态的抗剪强度指标，结果发现炭质页岩干态比湿态的抗剪强度指标大，说明浸水湿化会降低炭质页的抗剪强度，还发现在四种不同湿化应力水平下进行湿化的试样最后的抗剪强度指标有所不同，四种试验中试样的内摩擦角相近，但是粘聚力随着湿化应力水平的提高而减小。　　（5）开展了针对炭质页岩的现场压实试验，通过对30cm、40cm和50cm三种松铺厚度采用不同的碾压方式碾压，并对不同松铺厚度不同碾压方式的炭质页岩压实层进行压实度检测和沉降差检测，试验结果表明：现场填筑路堤时，建议采用50cm的松铺厚度，使用“一遍弱压+四遍弱振”的碾压方式，将沉降差法作为快速检测路基压实质量的方法，当碾压沉降差小于1.9mm时，认为路基压实质量达到了要求。
作者：	徐合清
专业：	建筑与土木工程
导师：	张留俊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022