【博士】土石混填路基壓實質(zhì)量控制方法研究【2006】

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　　學科專業(yè)：道路與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2006年　　隨著高等級公路向西部山區(qū)延伸，必將大量遇到采用土石混合料填筑路基的情況。由于土石混合料的級配組成、含水狀態(tài)極不均勻，與一般細粒土有顯著不同，沿用細粒土的壓實標準與檢測方法，必然存在標準干密度的確定、檢測方法的適用性及評價指標的合理性等問題。以往結(jié)合土石壩和公路工程建設(shè)，對土石混合非均質(zhì)填方的壓實質(zhì)量開展了研究，但至今土石混填路基壓實質(zhì)量的檢測和評價方法仍無法滿足實際的應用要求，有待進一步的完善、補充和改進。本文在室內(nèi)外試驗基礎(chǔ)上，提出了土石混填路基壓實質(zhì)量控制指標及相應的檢測方法?！　?(1)首先，采甩自行加工的大型擊實儀對不同最大粒徑及粗顆粒含量的土石混合料進行擊實試驗，得到了粗顆粒含量、最大粒徑、級配、擊實功及不同等效處理方法等因素對土石混合料最大干密度的影響規(guī)律。此外，還開展了其它路用性能試驗研究，得到了粗顆粒含量對土石混合料無側(cè)限抗壓強度、CBR及回彈模量的影響規(guī)律?！　?(2)根據(jù)高斯散度定理，求出顆粒體力和表面力的相互關(guān)系，建立球狀顆粒體宏觀應力與微觀接觸力之間的關(guān)系。通過引入顆粒形狀修正系數(shù)、等效半徑及顆粒接觸密度分布函數(shù)等參數(shù)，進而求出了土石混合料的應力應變關(guān)系。根據(jù)應力應變關(guān)系中的剛度矩陣，分析了不同因素對土石混合料力學特性的影響規(guī)律。　　 (3)對現(xiàn)行土石混填路基壓實質(zhì)量控制指標和檢測方法進行評價，根據(jù)控制指標之間的相互關(guān)系及適用范圍，提出以壓實度作為土石混填路基的壓實質(zhì)量控制指標。同時，根據(jù)目前檢測方法優(yōu)缺點及承載力與壓實度之間的關(guān)系，提出采用靜力貫入法來檢測路基的壓實質(zhì)量?！　?(4)以壓實度作為控制指標，首先必須解決好土石混合料最大干密度的確定問題。對于不同粗顆粒含量的土石混合料，通過引入細粒土干密度的校正系數(shù)來確定其最大干密度，其中校正系數(shù)與密度干涉系數(shù)、粗顆粒含量等參數(shù)有關(guān)。對于超粒徑的土石混合料，一般情況下可采用等量替換法通過中型擊實試驗測出其最大干密度，當土石混合料為連續(xù)級配時，也可通過剔除法試驗結(jié)果的推定分析來確定其最大干密度。　　 (5)為了驗證靜力貫入式路基壓實度檢測方法的可行性，自行研制了大型自動壓力儀及其相關(guān)設(shè)備，用大型擊實筒配制不同壓實度、粗顆粒含量、最大粒徑及含水量的試樣進行貫入試驗，得到了合理的貫入桿直徑、貫入深度，及土石混填路基壓實度與貫入荷載、粗顆粒含量、最大粒徑及含水量之間的統(tǒng)計關(guān)系，并提出了相應的試驗檢測方法。　　 (6)針對不同貫入深度時的貫入荷載，提出了通過土體的極限承載力和沿深度變化的修正系數(shù)確定的方法，其中極限承載力采用極限分析中上限法——能量法來求解，求解過程中考慮了土體重力的影響?！　?(7)結(jié)合現(xiàn)場試驗段施工，開展了靜力貫入式路基壓實度檢測試驗。測試結(jié)果表明，本文提出的土石混填路基壓實質(zhì)量控制方法有效、實用?！　?

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