高速公路路基填料承载比影响因素研究

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昔格达极软岩填料承载比特征及影响因素研究

昔格达极软岩填料承载比特征及影响因素研究

眦/ 惺
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
征 ,因此 填 料 的物 质 组 成 及 结构 是 影 响 和决 定 C R大小 的主 要 因素 ,包 括 粒 径 、强 度 、粗 糙 度 、 B 密度 、形状 以及 水 浸 试 验 特 性 等 J 而 通 过 C R 。 B 试验 结果 ,可 以定 量 地判 断填 料 的工 程适宜 性 。 本文在某高速公路试验路段试验的基础上 ,对 昔格达极软岩填料 的承载 比特征及影响因素进行 了 研究 ,进而对填料 的工程适宜性进行了分析 ,为相 关工 程 的施工 提 供参 考 。
2 地层 概 况及岩 性 物理 特征 昔 格达 地 层 是 指 广泛 分 布 于 攀西 地 区安 宁 河 、
泥 岩 细 砂 岩 、粉 砂 质 泥 灰 岩 粉 砂 岩 泥 岩
地 层 剖 面 探 坑 及 产 状 方 向 编 号
图 1 昔 格 达 极 软 岩 地 层 岩 性 剖 面 示 意 图
表 1 昔 格达地层岩石 物理性质表
金沙江 、大渡河 、雅砻江河谷的一套灰绿色 、灰 白 色 、浅 黄色泥 岩 、粉砂 质 泥岩 、泥 质粉 砂岩 及粉 细 砂岩互层 ,并覆盖在第三系之上的一套静水河湖相 地层 J 卜 。该套地层 因其易滑特性 而曾被称之为
“ 混蛋 层 ” 98年 根 据 典 型 剖 面 出 露 的 实 际 地 点 ,15 四川盐 边 县红 格 镇 昔 格 达 村 而 被 正 式 命 名 为 “ 昔
3 承载 比 的本质 特 征
关 于 承 载 比指 标 的实 质 ,至 今 仍 没 有 统 一 定 论 。这 缘 于试 验过 程 中 ,贯 入杆 下试 样 的变 形和 位 移 比较复 杂 ,既有 与 周 围土 样 的剪切 作用 ,同时 也 发生有 侧胀 压 缩 。朱 照宏 、许 志鸿 等 认 为柔 性路 面 设 计 中 的 C R法 ,实 质 上 通 过 试 验 分 析 得 出粒 料 B 基 层 下地 基 中应力 分 布与 布 辛尼 斯 克 的结果 相 当一 致 J 。交 通 部 科 学 研 究 院 陈 柏 年 等 认 为 “ 载 比 承 (B C R)值 是 反映 贯 入试 验 中 ,试 件 中部 分 土体 与 整体 之 间产 生相 对位 移 时 ,在 滑 动 面 ( 即剪 切 面 ) 上所 产生 的抗 剪切 力 特 性 的表 征 ” 。在 承载 比试 J 验 中发 现 ,其压 力 与贯 入量 曲线 同对地 基 进行 静荷 载试 验 时得 到 的荷 载与 沉 降关 系 曲线非 常 类似 。这

高速公路路基填料承载比影响因素研究

高速公路路基填料承载比影响因素研究

因素,从土体的颗粒组成、矿物成分及其含量等方面 度、外部形状不同而不同。对于主要由粘土颗粒组成
就其对 CBR 值的影响进行了有益的探讨。
的土体,其剪切强度主要由粘聚力组成,大小取决于
1 路基填料的 CBR 值试验结果
土颗粒间的连结力,即土体的粘聚性与渗透性。因为 当土体中含有水分时,粘性土颗粒之间即产生不同厚
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基金项目:河北省交通厅资助项目(Y-030231) 收稿日期: 2004–12–29
98
岩土工程学报
2006 年
称,其 CBR 值却差异很大。
切强度主要由内摩擦力组成,包括颗粒间相对滑动时
本文结合在建的河北省青(岛)银(川)高速公 的阻力、抵抗颗粒滚动的阻力和颗粒之间互相嵌接形
路工程,研究了影响细粒土路基填料 CBR 值的主要 成的阻力。这些阻力因土体颗粒的粒度、强度、粗糙
Abstract: The California Bearing Ratio (CBR) denoted the potential strength of subgrade material and was an important index to evaluate its performance in expressway. In order to study the main influence factors of the CBR value of clay, the physical and chemical tests of fifteen groups of subgrade materials from the Qingdao-Yinchuan Expressway in Hebei Province were done. Based on the result of tests, that there was obvious difference between CBR values of clays with the same plastic index, the influence factors of CBR of expressway subgrade materials were studied, such as distribution of particle sizes of soils, mineral component and clay mineral component, and useful conclusions were gained. The main influence factors of CBR of expressway subgrade materials were the type and content of minerals component and the shape of distribution curve of particle sizes of soils. The CBR value decreased with the increase of clay-silt ratio. Key words: CBR; subgrade; influence factor; clay ratio silt; mineral component

高速公路路基压实性能影响因素

高速公路路基压实性能影响因素

H IGHWAY现代公路在高速公路路基施工中,路基压实性能对于整体路基的稳定性、路面铺装及以后运行有非常重要的影响。

本文通过对路基压实因素的研究,分析了不同的因素对路基压实性能的影响。

实践研究表明最优含水量和压实功能是路基压实控制的关键。

引言我国经济的迅速发展对交通运输业提出了更高的要求,高速公路里程不断增加。

“十二五”末,我国国家高速公路网将基本建成,高速公路总里程达到10.8万公里,届时将覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市。

我国公路工程技术人员,对于如何保证路基强度,提高路基施工质量进行了大量研究工作。

如果压实不足,在道路开放交通后,路面容易产生早期破坏,在使用过程中,就可能产生车辙、裂缝、沉陷和水毁,甚至可能引起整个路面产生剪切破坏,影响路面的使用性能和使用寿命。

压实可以充分发挥路基土和路面材料的强度,减小路基路面在重复行车荷载作用下的永久变形,减小路基土和路面材料的透水性,保证路基路面的稳定性。

路基填筑是公路路基工程的一个重要环节。

土基填筑工程的质量控制在现代高等级公路建设中显得尤为重要,把握好压实度是控制土基填筑工程质量的关键。

在高速公路建设中,如果土基施工中的压实度控制不好,引起路基局部或整体沉降,势必造成路面损坏,直接影响行车安全,对国家建设造成经济损失。

实践证明,在填筑路基时,如果地基没有足够的强度,路基的第一层是难于达到较高的压实度的。

如地基本身比较湿软,未经处理,直接在上填筑路基,往往会发生困难。

在填筑第一层甚至第二层时,层层都难以压实。

如果用重型机械碾压则容易出现弹簧现象。

在这种情况下,应该先采取措施处理地基,或先在地基上用砂、砂砾、砂砾土或其它类似的材料填筑一至二层,进行适当的碾压后再进行填土。

土的压实机理通过击实试验可以得到各种土的击实曲线,它们的差异已经反映出土压实性的复杂,但其内在的压实理论尚不完善。

现在认为土的压实特性同土体的组成与结构、土粒的表面现象、毛细管压力、孔隙水和孔隙气压力等均有关系,所以因素很复杂。

高速铁路路基填料质量对压实质量的影响分析

高速铁路路基填料质量对压实质量的影响分析

高速铁路路基填料质量对压实质量的影响分析摘要:高速铁路路基填料质量对路基压实质量起着重要作用。

根据我国高速铁路路基压实标准要求,以及铁路行业填料分类现状,分析了高速铁路路基填料的颗粒粒径、颗粒粒径级配、填料强度、填料物理性能对压实质量的影响;提出了高速铁路路基填筑前,应对填料的粒径级配及强度指标提出要求,完善路基填料分类标准的建议。

关键词高速铁路路基填料压实质量1 概述为了保证铁路路基有较好的力学性能和长期稳定性,近十多年来,特别是从秦沈客运专线铁路建设开始,我国已把铁路路基当做土工结构物工程对待,在压实标准、填料质量及检测方法等方面,都有不少突破和提高。

就路基填料而言,原客运专线铁路路基相关标准规定基床底层填料粒径不应大于100mm,基床以下路堤填料粒径不得大于150mm;《高速铁路设计规范(试行)》(TB 10621-2009)规定,路基填料最大粒径在基床底层应小于60mm,在基床以下路堤内应小于75mm。

路基填筑的理想填料是水稳性和级配良好的粗粒土。

根据线路等级和路基填筑的部位,国内外对路基填料的选用都要有具体要求。

2 铁路行业填料分类现状普通填料按颗粒粒径分巨粒土、粗粒土和细粒土;根据颗粒组成、颗粒形状、细颗粒含量、颗粒级配、抗风化能力等,巨粒土、粗粒土填料可分A、B、C、D 组。

《铁路工程岩土分类标准》(TB10077-2001)对于填料的粒径级配的划分,是根据填料的粒径级配曲线,确定不均匀系数Cu(Cu=d60/d10)和曲率系数Cc(Cc=d230/d10 •d60)进行划分的。

当Cu不小于5 ,Cc等于1~3时,属于级配良好;当Cu小于5,Cc不在1~3之间时,填料的粒径级配范围窄或级配曲线不连续,属于级配不良。

不同国家、不同行业对于填料的粒径级配划分的标准有所不同。

高速铁路对路基填料的材质、粒径级配及水稳定性有较高的要求。

在勘察设计阶段,往往对于填料材质较为重视,而对于填料的粒径级配重视不够,因此应结合料场具体情况进行可压实性能分析及试验,提出具体填料制备工艺。

高速公路建设中的承载比CBR试验

高速公路建设中的承载比CBR试验

2.路面材料环矫正系数强度仪测力确定 使用强度仪对路面材料进行测力,综合选择不同的土
质来确定值。比如表1:
碎石,砾石 30kN、 50kN
粘性土,砂土 10kNs 30kN
表1测力环的选择
土质 测力环
在使用测力环时,只能读取表中的变形量,之后根据 变形量对压力值进行计算。压力值需要根据压力和变形之 间建立的回归方程进行计算和确定。
3.试件制备的分析 给试筒编号之后进行称量,作为质量。再放一张滤纸 在垫块上,之后安装套环。将试筒固定在底板上。避免出 现试样粘在了垫块上,这样会造成试件顶面出现不平整的
情况,从而给CBR值的精度造成影响。为了减少这种情况 的出现,这时需要使用两层滤纸来避免这种情况。
在制备试件前,需要测定试料的含水量。之后根据 标准进行击实实验,明确最佳的含水量,以及试料的含水 量。在制备最佳的含水量时,需要根据需求来处理闷料。
闷料的试件需要符合规范。关于闷料的时间可以见表2.最 后根据制备的CBR试件压实度。
材料
轻黏土
天然砂石
重黏土
砾土
闷料时间
12h
2h
不少于24h
1h
表2闷料的时间要求
五、分析实验的数据 1.分析 CBR值允许的规范值 根据相关文献分析高速公路承载比实验数据。根据承 载比实验可以判断路基填筑使用材料的整体强度和水稳定 性。从侧面分析,根据路基规定在其成型之后,施工情况 会出现不同程度的沉降。分析相应的实验数据,可以体现
一、 承载比试验原理 在承载比试验过程中,需要根据相关标准来明确最佳 的含水量和最大密度需要的试件。一般都会对使用的材料 进行最不利状态分析,比如:饱和状态。所以,在材料的 加载前,需要将材料进行泡水处理,而泡水时间一般是4 天。浸水后再实施贯入实验。在进行顶面试件上增加载荷 板可以模拟路基结构给地基造成的附加应力。在贯入实验 中要明确深度,还有材料的承载力。必须注意,CBR试验 只适合用在规定的试筒内制作件以后,对不同的土、底基 层材料、路面基层展开承载比试验,试样最大粒径通常控 制在20mm之内,最大不可大于40mm,且含量不能超过 5%o

影响高速公路路基的压实度因素及处理

影响高速公路路基的压实度因素及处理

H IGHWAY现代公路进一步完善公路网络,重点建设国家的高速公路网,以发挥路网效率是我国近年来基础建设的又一奋斗目标。

基于我国复杂的地质条件,相关部门对路基处理的压实度质量监管严格,以避免因压实度不达标而造成裂缝、沉降等路面的变形所带来的交通事故。

通过对影响高速公路路基的压实度主要因素的分析,为确保路基强度稳定性,针对不同类型的路基要选择出合理的处理方法。

高速公路属于高等级公路,一般具有高速行车,通行能力大,运输效率高等优点。

其建设情况反映着一个国家和地区的交通发达程度,进一步完善公路网络,重点建设国家的高速公路网,以发挥路网效率是我国近年来基础建设的又一奋斗目标。

考虑到对高速公路建设的经济和使用寿命方面的影响,工程建设要求增强公路整体强度。

现高速公路路面多采用磨光值高的坚质材料(如改良沥青),同时,路面的稳固离不开强度和稳定性较好的路基。

路基,是由土或石料砌筑而构成的线形结构物,既要承受本身岩石自重,也要承受由路面传递而来的行车荷载。

一般路基拥有较适宜的地质、水文条件,但由于我国幅员辽阔,地质复杂,在公路建设中多遇到特殊土地段、不良地质地段或受水、气候影响强烈的路基情况,为保证路基有足够的坚固性、稳定性和耐久性,不能忽视路基的压实度这一重要影响因素。

因此,相关部门对路基工程的压实度质量监管严格,以避免因压实度不达标而造成裂缝、沉降等路面的变形所带来的交通事故。

影响路基压实度的因素既有内因也有外因,主要体现在施工区域土质的自身特性、含水量、填料、压实功能等诸多方面因素。

通过对其分析,为确保路基强度稳定性,针对不同类型的路基要选择出合理的处理方法。

影响高速公路路基压实性的主要因素施工区域土质自身特性的影响砂土,无塑性,具有良好的透水性,毛细水上升高度很小,不膨胀,具有较大的摩擦系数,修建路基强度高,但由于黏结性小,容易松散,从而产生较深的车辙。

粉性土,干时虽有黏结性,但扬尘大且容易被压碎,遇水时,容易呈流体状态,毛细水上升高度大,在季节性冰冻地区容易造成冻胀、春时翻浆,是最差的筑路材料。

承载比(CBR)试验影响因素研究

同贯 入 量 时 标 准 荷 载 强 度 的 比值 ,用 百 分 数 表 示 。其 目的是
承 载 比 ( R) 试 验 数 据 反 映 了路 基 土体 填 筑 材 料 的水 CB 稳 定 性 和 局 部强 度 的 大 小 ,也 是 材 料 承 载 能 力 的反 映 。土 体 的 剪 切 强 度 即 土 体 的剪 切 力 为 = c og  ̄ 要 取 决 于 众 多 + t q,主 因 素 ,如 土 的颗 粒 组 成 、 孔 隙 比 、 内聚 力 、为 内摩 擦 角 、 有 效 正 应 力等 。
中 图 分 类 号 : T4 1 U 3
前 言
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 : 10 — 93 (0 2 8 0 4 — 2 0 6 7 7 2 1 )0— 2 20


做 。如 果 结 果 仍 然 如 此 ,则 采 用 C 的值 。 BR 。
三 、C R试 验 影 响 因 素 分析 B
与整 体 之 问 产 生 相 对 位 移 时在 剪 切 面 上 所 产 生 的 抗 剪 强 度 表 现 ,它 反 映 的是 土 的局 部 抗 剪 强 度 ,也 就 是 土体 的 潜在 强 度 。
试 验 时 ,按 标 准 击 实 试 验 确 定 的 最 大 干 密 度 和 最 佳 含 水 量 制 备 所 需 的试 件 ,为 了模 拟材 料在 使 用 过 程 中 的最 不 利 状 态 ,加 载 前 泡 水 9 h,贯 入 试验 中 ,在 试 件 顶 面 采 用荷 载 板 6 以 模 拟 路 面 结 构 对 土基 的 附 加 应 力 ,材 料 的承 载 能 力 越 高 , 对 其 压 力 一 定 贯 入 深 度 所 需 施 加 的 荷 载越 大 。 从 试 验 时 的 P 系 曲 线 上 读 取 贯 入量 分 别 为 25 m —关 .r a

高速公路路基沉陷的影响因素及防治措施

浅议高速公路路基沉陷的影响因素及防治措施摘要:进入到新世纪以来,随着我国国民经济水平飞速的发展,我国高速公路的施工建设工作也得到了快速的发展,公路工程是我国公路交通行业的重要组成部分,近些年来,随着我国公路交通运行量的不断增加,同时其还经常受到自然因素和人为因素的侵蚀和破坏。

高速公路在施工阶段经常都会有高填方路段以及半填半挖的路段,因为施工等因素的影响以及高速公路投入使用一段时间后,很多路段都会出现不同程度的沉降,局部的沉降量也是很大的,这也就导致了高速公路路堤滑移以及路基沉陷等病害的发生,严重的影响了高速公路的使用性能以及服务质量。

文章1 高速公路路基沉陷的概念和影响因素1.1 高速公路路基沉陷的概念高速公路路面最重要的组成部分就是路基,而路基也是与路面共同承担车辆的荷载的,因此要想保证高速公路路面具有足够的平整度和稳定性,路基就必须具备足够的稳定性和强度。

路基的沉陷和变形作为高速公路工程中比较常见的两大类病害,对于高速公路的运行效率以及使用性能是有着较大的负面影响的,所以从高速公路的施工阶段,特别是在处理软土路基的工作中我们必须高度的重视,对于影响路基的稳定性和强度的种种因素进行深入的研究和综合的分析,并且还应制定具有针对性的防治措施,从而保证路基的稳定性和强度。

1.2 高速公路路基沉陷的影响因素(1)填土的因素。

在我国高速公路的建设路段,填土的厚度通常都是比较大的,所以侧向的约束能力就会较强,而一旦土体的抗剪强度下降,那么土体就会容易出现软化现象。

这样在外力荷载的作用下,软粘土就会出现徐变的现象,土颗粒随之侧向移动,慢慢的越过了挡土墙,而最后导致的结果就是路基侧移甚至是路面沉陷。

(2)填料的因素。

高速公路路基填料一般情况下都是由碎石和灰渣组成的,颗粒大小参差不齐,厚度的分布也不平均,孔壁上部还伴随有塌孔以及渗水的现象,而下素填土通常也都含有姜石和植物根系。

正是由于填料的这种较差的力学性能,导致其厚度和压实度也会不佳,也就降低了地基的承载能力。

室内承载比(CBR)试验影响因素分析

室内承载比(CBR)试验影响因素分析发表时间:2013-03-29T15:46:17.403Z 来源:《建筑学研究前沿》2013年1月供稿作者:廖琼江[导读] 土工试验中的承载比试验,简称CBR(California Bearing Ratio的缩写)试验,该试验就是模拟公路路基填料在满足压实度的情况时,处于受水浸泡时的最不利环境下,颗粒间孔隙被水充填,填料联结强度降低的实际情况。

廖琼江广东省物料实验检测中心广东广州 510000摘要:室内承载比试验在土工试验项目中是相对重要且比较复杂的试验,本文介绍承载比试验(CBR)的含义和步骤及要点,分析了击实试验、压实度、贯入试验及土料颗粒组成等对室内承载比试验的影响,这对做好承载比试验,正确确定CBR值,有非常重要的意义。

关键词:承载比试验;击实试验;贯入试验;CBR值Analyzing the influential factors of indoor bearing ratio (CBR) testLiaoQiongJiangMaterial experiment testing center of guangdong, guangdong guangzhou 510000Pick to: indoor load than test in geotechnical test project is relatively important and complicated in the experiment, this paper introduces bearing ratio test (CBR) and the meaning of key points and steps, analyzes the compaction tests, the compaction and penetration test and soil particle on indoor load than the influence of the experiment, the bearing than do test, correctly determine the CBR value, have very important significance.Keywords: bearing ratio test; Compaction test; Penetration testing; CBR value土工试验中的承载比试验,简称CBR(California Bearing Ratio的缩写)试验,该试验就是模拟公路路基填料在满足压实度的情况时,处于受水浸泡时的最不利环境下,颗粒间孔隙被水充填,填料联结强度降低的实际情况。

影响高速公路路基施工因素分析

影响高速公路路基施工因素分析1、影响路基压实的因素分析(1)填筑路基的材料,由于不同填料的性质存在较大的差异,须根据要求因地制宜地选择。

(2)填筑材料的含水量是影响路基压实的重要因素。

在填筑材料中,除填石及含石量大于的土石混填料外,其它各种材料均与含水量有密切的关系,只有在最佳含水量时压实,方可得到最大密实度。

(3)狭窄面积和一些特殊部位的压实。

所谓“特殊部位”是指施工段的交界处,构筑物的台背、墙背,施工机具不可达到的薄弱环节。

在施工中一定要引起重视,在填筑时,要选择适宜填料。

一般采用小型设备进行碾压,如平板振动夯实机、手扶双轮压路机等,这些部位的实厚度控制在-之间,压实时严格控制含水量。

(4)碾压机具和方法是保证压实质量的重要因素。

必须根据填料性质和要求达到的密实度,选用和配置碾压机具。

然后根据机具性能,确定适宜的松铺厚度。

2、压实机具的选择(1)对于粘性土的压实,可以选用羊足(凸块)、光轮和振动压路机,较均匀的砂质土选用轮胎压路机较好,而对于含有砂石、碎石和砾石的土,则采用振动压路机效果较好。

(2)当填土含水量较小且难以进行加水湿润时,宜采用重型的压实机械;当填土含水量较大且干容重较低时,宜采用轻型压实机械。

(3)对压实机械本身而言,各种不同规格、不同类型的机械对各种施工条件的适应也各不相同。

例如:重型光轮压路机对粘性薄层土壤的压实最为有效,但对含水量高的粘土或粒度均匀的砂土则不适用。

(4)压路机械的选择和配备必须考虑工程类型、施工规模及压实作业的允许时间等因素。

3、路基土的控制路基一般是用自然土修筑的,在路基填筑之前应对自然土进行试验分析,确定其物理力学性质,测定其最佳含水量及最大干容重,以便指导路基施工及对路基填筑成品的检测,从有关试验结果分析:土质颗粒越细,其相应的回弹模量越低,而砂性土回弹模量比较高。

这就是通常所说的砂性土是良好的筑路材料。

施工选择取土场时,我们通过选择塑性指标较小的土来填筑路基。

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高速公路路基填料承载比影响因素研究杨广庆1,高民欢2,张新宇2(1.石家庄铁道学院土木工程分院,河北石家庄050043;2.河北省青银高速公路建管处,河北赵县051530)摘要:路基填料的承载比(CBR值)是土体抗局部剪切力(潜在强度)的反映,评价其路用性能的重要指标。

为了研究影响粘性土CBR值的主要因素,结合河北省青(岛)银(川)高速公路工程实际,对15组填料进行了物理、理学试验。

根据土样塑性指数相同,而CBR值差异很大的实验结果,从土体的颗粒组成、矿物成分以及粘土矿物成分几方面研究了其对填料CBR值的影响。

得出有益的结论:在标准的试验方法和相同的试验条件下,对塑性指数相同的土体而言,影响CBR值的主要因素是土体中矿物类型及其含量的多少,其次为粘粒组颗粒曲线分布情况及粘粉比m。

粘粉比m越大,CBR值越小。

关键词:承载比;路基;影响因素;颗粒曲线;矿物成分中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:1000–4548(2006)01–0097–04作者简介:杨广庆(1971–),男,河北献县人,博士,教授,主要从事岩土工程方面的教学和研究工作。

Study on influence factors of California Bearing Ratio (CBR) ofexpressway subgrade materialsYANG Guang-qing1, GAO Min-huan2, ZHANG Xin-yu2(School of Civil Engineering, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang 050043, China; Qingdao-Yinchuan Expressway ConstructionManagement Section in Hebei Province, Zhaoxian 051530, China)Abstract: The California Bearing Ratio (CBR) denoted the potential strengthof subgrade material and was an important index to evaluate its performance in expressway. In order to study the main influence factors of the CBR value of clay, the physical and chemical tests of fifteen groups of subgrade materials from the Qingdao-Yinchuan Expressway in Hebei Province were done. Based on the result of tests, that there was obvious difference between CBR values of clays with the same plastic index, the influence factors of CBR of expressway subgrade materials were studied, such as distribution of particle sizes of soils, mineral component and clay mineral component, and useful conclusions were gained. The main influence factors of CBR of expressway subgrade materials were the type and content of minerals component and the shape of distribution curve of particle sizes of soils. The CBR value decreased with the increase of clay-silt ratio. Key words: CBR; subgrade; influence factor; clay ratio silt; mineral component0 前言加州承载比(CBR)试验是1928年美国加州公路局在进行沥青路面破坏调查时,为比较材料的强度而提出的[1]。

CBR值是反映在进行贯入试验之后,试件中部分土体与整体之间产生相对位移(即剪切)时,在滑动面(即剪切面)上所产生的抗剪切力特性的表征,是土壤抗局部剪切力强度(潜在强度)的反映。

其值反映到公路路基上则是指路基的抗局部剪切力的能力[2,3]。

该试验就是模拟公路路基填料在满足压实度的情况时,处于受水浸泡时的最不利环境下,土颗粒间孔隙被水充填,填料联结强度降低的实际情况。

在公路路基设计中,不同的路基填料具有不同的贯入度,其强度亦不同,因此采用在贯入量为2.5 mm时单位压力与标准压力之比作为材料的CBR值,它反映了路基填料的强度指标。

交通部现行的规范[4]明确提出了路基不同部位填料的最小强度要求。

国内不少学者针对不同区域的公路路基填料进行了很多研究,一方面对不符合填料强度要求的土体提出了相应措施[5],或力图寻找CBR值、压实度K以及回弹模量E的相关关系,以便将路基设计、施工与施工质量控制有机的结合在一起[6]。

而广泛采用的细粒土路基填料室内承载比试验结果表明:相同的土质名称,其CBR值却差异很大。

本文结合在建的河北省青(岛)银(川)高速公路工程,研究了影响细粒土路基填料CBR值的主要因素,从土体的颗粒组成、矿物成分及其含量等方面就其对CBR值的影响进行了有益的探讨。

1 路基填料的CBR值试验结果针对河北省青银高速公路沿线的路基填料情况,选取了15组有代表性的不同取土场的路基填料进行了一系列的颗粒分析试验、比重试验、液塑限试验、击实和室内CBR试验,各土样的试验结果见表1。

2 路基填料CBR值影响因素土体的剪切强度tancτσϕ=+。

土体的剪切阻力(剪切强度)取决于许多因素,即剪切阻力(,,,,,,,,d,)feCcHTSϕσεε′′=,其中e为孔隙比,ϕ为内摩擦角,C为土的矿物成分,σ′为有效正应力,c′为内聚力,H为应力历史,T为温度,ε为应变,dε为应变速率,S为土的颗粒组成。

结合本次试验研究的实际,在相同的试验方法和试验条件下,对应力历史相同,塑性指数相同(相近)的土体而言,影响CBR值的主要因素集中在土体的颗粒组成、矿物成分及其含量。

3 颗粒组成对CBR值的影响大量试验研究表明,土体的颗粒性质(粒径大小)与粘聚力、内摩擦力的关系密切。

土颗粒粒径愈大,内摩擦力愈大而粘聚力愈小;土颗粒粒径越小,土壤粘性愈强,粘聚力愈大而内摩擦力愈小。

对于基本不含粘性土颗粒的土(如碎石土),其剪切强度主要由内摩擦力组成,包括颗粒间相对滑动时的阻力、抵抗颗粒滚动的阻力和颗粒之间互相嵌接形成的阻力。

这些阻力因土体颗粒的粒度、强度、粗糙度、外部形状不同而不同。

对于主要由粘土颗粒组成的土体,其剪切强度主要由粘聚力组成,大小取决于土颗粒间的连结力,即土体的粘聚性与渗透性。

因为当土体中含有水分时,粘性土颗粒之间即产生不同厚度的结合水膜,其厚度与含水量、土体的粘聚性有关。

因此,当试件发生剪切位移时,固体颗粒之间不是直接摩擦而是通过起润滑作用的水膜互相摩擦的。

水膜越厚,摩擦力越小。

室内CBR试验要求进行土体浸泡试验(96 h)是为了表征材料的这种特性。

图1是#2和#7土样细粒组颗粒的级配曲线。

根据试验结果,#2和#7土样的塑性指数IP分别为9.8、9.6,数值比较接近,同属低液限粉土(ML)。

从图中看出,#2土样细粒组颗粒含量低于#7土样,且两土样的粘粉比m (粘粒含量/粉粒含量)分别为0.124和0.241,而二者的CBR值分别为8.9和5.0,相差较大。

图2表示#3、#13土样的细粒组颗粒级配曲线。

两土样的塑性指数IP 比较接近,分别为8.1、8.5,为低液限粉土(ML)。

从图中看出,#3土样细粒组颗粒分析曲线相近于#13土样,但#3土样的粉粒含量大于#13土样,且两者的粘粉比m分别为0.179和0.219。

CBR试验结果表明,#3土样的CBR值为明显大于#13土样。

当土中粘粒含量较小时,粘粒一般杂乱堆积在粉粒周围,而且粘粒的胶结作用较小,颗粒间接触基本属于粉粒的接触,此时的主要基本结构为单粒体。

而当粘粒含量增加时,由于粘粒本身胶结作用的增长,粘土颗粒便开始少量的堆积在一起,因其不可能悬浮在粉粒之间的孔隙中,便附着于粉粒的表面,特别是附着在粉粒的接触点或接触面上。

由于粘粒的增加,其本身间的胶结强度增长,使得粘粒形成少量的粒状团粒结构,并镶嵌于粉粒之间,颗粒之间的连接中最初的点接触变成了边与边接触或边与面接触。

而粉粒本身也不再相接触,粘粒在粉土中的润滑作用得以发挥,粘粒本身的胶结作用又不足以使粉粒间稳固胶结,既而降低了土体的抗剪强度。

图3为#5、#9、#14土样细粒组颗粒级配曲线。

#5、#9和#14土样的塑性指数IP分别为10.5、10.7、10.6,同属低液限黏土(CL)。

从3者的细粒组颗粒级配曲线比较来看,除较大粒径的颗粒含量有所区别外,级配几乎重合。

土样的粘粉比m比较接近,分别为0.255、0.204和0.249,但其CBR 值相差较大,分别为6.6、3.6和10.4。

基于以上原理却不能合理地解释CBR 值差异的原因。

由于影响CBR值的因素较多,在其他条件相同时,可能与诸如土的矿物成分及其含量等因素有关。

Fig. 3 The curves of fine grain distribution of #5, #9 and #144 土中矿物、粘土矿物成分对CBR值的影响4.1 土的矿物成分的类型土中固体颗粒是由矿物构成的。

按其成因和成分可分为原生矿物、次生矿物和有机质等。

原生矿物主要包括石英、钾长石、斜长石、角闪石、云母等,有时方解石、白云石等碳酸盐矿物也包括在这一类矿物中。

这些矿物是组成土中卵石、砾石、砂粒和粉粒的主要成分。

其特点是颗粒粗大,物理、化学性质稳定,具有较强的抗水性和抗风化能力,亲水性弱或较弱。

它们对土的工程性质影响程度比其它矿物要小得多。

次生矿物是母岩风化后及在风化搬运过程中,继续遭受化学风化作用,使原来的矿物因氧化、水化及水解、溶解等化学风化作用而进一步分解形成的一种新矿物,包括可溶性的次生矿物和不可溶性矿物。

可溶的矿物一般经结晶沉淀,充填于土粒间的空隙中,构成不稳定的胶结物,将土颗粒胶结起来。

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