黃泛區(qū)粉土路基沖擊壓實(shí)動(dòng)力特性研究與機(jī)理分析.pdf

1、路基是道路的重要組成要素之一，承受由路面?zhèn)鬟f下來的荷載，路基的均勻與穩(wěn)定直接影響道路的使用性能，有效的壓實(shí)能明顯提高路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。目前，路基壓實(shí)常采用振動(dòng)壓實(shí)或靜力壓實(shí)，該種壓實(shí)方法具有壓實(shí)度較均勻、壓實(shí)質(zhì)量易控制的優(yōu)點(diǎn)，但其壓實(shí)能量較小，允許的鋪層厚度較薄，且施工效率慢，對(duì)建設(shè)工期短的工程不適用。對(duì)于黃泛區(qū)土質(zhì)而言，其組成以粉土、粉質(zhì)粘土為主，孔隙比大，含水率高，壓縮性大，如何快速有效地進(jìn)行壓實(shí)是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。與傳統(tǒng)壓實(shí)機(jī)

2、械相比，沖擊式壓路機(jī)由于其壓實(shí)能量大、施工速度快、壓實(shí)效率高、費(fèi)用低、允許的含水率范圍較大，同時(shí)對(duì)壓實(shí)層以下的土體仍有補(bǔ)強(qiáng)作用，故而越來越多地應(yīng)用在道路工程中。
　　由于沖擊碾壓技術(shù)起步較晚，尤其在黃泛區(qū)路基施工中的應(yīng)用較少，施工工藝參數(shù)、動(dòng)應(yīng)力傳播規(guī)律與加固機(jī)理等尚不明確，嚴(yán)重影響了該技術(shù)的深入研究與發(fā)展。依托正在施工的濟(jì)南-東營(yíng)高速公路，通過室內(nèi)土工試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等手段，對(duì)黃泛區(qū)路基填料的土質(zhì)特性、粉土路基沖擊壓實(shí)的

3、效果、動(dòng)應(yīng)力分布規(guī)律及其作用機(jī)理進(jìn)行了分析，推薦了適用于黃泛區(qū)路基分層沖擊壓實(shí)的工藝參數(shù)，主要研究結(jié)論如下:
　　(1)通過對(duì)比分析4種不同松鋪厚度粉土路基的沖擊壓實(shí)效果，得出粉土沖擊壓實(shí)使用用于路堤區(qū)，而不適用于路床區(qū)，且適用的含水率范圍可適當(dāng)放寬。針對(duì)不同的松鋪厚度，可取最后5遍碾壓后壓實(shí)度增量小于1％所對(duì)應(yīng)的碾壓遍數(shù)作為有效壓實(shí)遍數(shù)。
　　(2)根據(jù)經(jīng)濟(jì)有效原則，推薦黃泛區(qū)粉土路基沖擊壓實(shí)工藝參數(shù):對(duì)于YCT-25型沖

4、擊壓路機(jī)，最佳松鋪厚度為0.8m，允許的含水率范圍可擴(kuò)大至ωop-5％≤ω≤ωop+4％，最佳碾壓速度為10～12km/h，最適宜碾壓遍數(shù)為20遍。
　　(3)沖擊荷載具有瞬時(shí)性，連續(xù)兩次沖擊作用產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力無明顯疊加現(xiàn)象，動(dòng)應(yīng)力峰值沿深度方向具有滯后性;松鋪路基沖擊壓實(shí)過程中路基內(nèi)部某一深度位置處的動(dòng)應(yīng)力峰值隨沖碾遍數(shù)的增加呈先增大后減小的規(guī)律;沖擊點(diǎn)兩側(cè)各深度位置處的動(dòng)應(yīng)力沿縱向近似呈對(duì)稱性，沖擊點(diǎn)前的動(dòng)應(yīng)力大于沖擊點(diǎn)后的動(dòng)應(yīng)

5、力;土體內(nèi)部豎向動(dòng)應(yīng)力、側(cè)向動(dòng)應(yīng)力和豎向位移沿深度方向呈現(xiàn)類似的變化規(guī)律，且均出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，同一變量的拐點(diǎn)基本一致，并據(jù)此提出了土體沖擊壓實(shí)內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力分布的簡(jiǎn)化模型;對(duì)于YCT-25型沖擊壓路機(jī)，理論影響深度約為3.7m，徑向有效影響范圍約為1m。
　　(4)粉土的沖擊壓實(shí)過程在宏觀上大致可分為4個(gè)階段，即松散土體階段（吸收能量）→土體密實(shí)階段（傳遞能量）→板塊形成階段（擴(kuò)散能量）→板塊下移階段（松動(dòng)區(qū)增厚）;在微觀上可大致分為三