毛細(xì)水作用對粉質(zhì)土低路堤影響規(guī)律的研究.pdf

1、路堤高度作為一個(gè)綜合宏觀的技術(shù)指標(biāo)，對高速公路的質(zhì)量、造價(jià)、環(huán)境保護(hù)是一個(gè)比較重要參數(shù)。以往高速公路建設(shè)過程中，都采用高路堤的方式控制路基變形，提高高速公路的使用性。但是高路堤存在著一些不可避免的缺點(diǎn)，如占用土方量大，破壞環(huán)境。近年來，低路堤的設(shè)計(jì)成為符合發(fā)展趨勢的新理念。相對于高路堤而言，低路堤帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)顯著的。但是，低路堤的設(shè)計(jì)、施工過程中，許多排水、路床處理的問題，還需要不斷的研究、探討。毛細(xì)水對低路堤的影響就是其中

2、不得不考慮的問題。土中毛細(xì)水的上升，使不同深度的土具有不同的含水率，從而影響路基上的強(qiáng)度及變形特性。本文通過綜合運(yùn)用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)以及數(shù)值模擬的方法，系統(tǒng)地分析毛細(xì)水對粉質(zhì)土路堤的影響規(guī)律，主要研究以下幾個(gè)方面內(nèi)容：
　　 (1)毛細(xì)水作用是土中普遍存在的一種現(xiàn)象，土中毛細(xì)水的上升，使不同深度的土具有不同的含水率，而土的含水率又隨著距地下水位距離的增加而減小，因此毛細(xì)水的上升現(xiàn)象只是在一定范圍內(nèi)對路堤產(chǎn)生危害。本文

3、通過自行設(shè)計(jì)制作的毛細(xì)水試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置對南通地區(qū)粉質(zhì)土中毛細(xì)水上升規(guī)律進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究毛細(xì)水上升規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的初始含水率及壓實(shí)度對毛細(xì)水上升高度都有一定的影響，但是，在毛細(xì)水上升至最大高度后，不同初始含水率及不同的壓實(shí)度情況下，其含水率的分布規(guī)律基本相同。本文通過試驗(yàn)確定毛細(xì)水影響范圍在150cm～170cm內(nèi)。
　　 (2)高速公路的路基作為路面的支承結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度、穩(wěn)定性及耐久性都直接影響路面的使用性。毛細(xì)水

4、的上升，引起路基土的含水率的變化，從而引起土的強(qiáng)度的變化，本文在控制含水率的條件下對粉質(zhì)土進(jìn)行快剪試驗(yàn)，研究含水率對粉質(zhì)土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響，飽和度的變化對內(nèi)摩擦角的影響不大，而粘聚力有較為明顯的變化。根據(jù)粘聚力與飽和度、孔隙比之間的關(guān)系建立了c=f(sr，e)的經(jīng)驗(yàn)公式，并進(jìn)而建立毛細(xì)水作用下粉質(zhì)土的抗剪強(qiáng)度公式rf=145S，-1.23/101.24e+o-tanφ。
　　 (3)在考慮毛細(xì)水的作用后，粉質(zhì)土的變形不僅受到應(yīng)

5、力控制，而且與毛細(xì)水作用引起的含水率變化有關(guān)。本文在控制含水率的條件下對粉質(zhì)土進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，研究含水率對粉質(zhì)土壓縮模量的影響，隨著含水率增大，粉質(zhì)土壓縮模量呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性，針對現(xiàn)場實(shí)際情況，對初始孔隙比為0.677的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行曲線擬合，得到壓縮模量隨含水率變化的計(jì)算公式：
　　 (4)本文采用數(shù)值計(jì)算的方法研究毛細(xì)水作用下粉質(zhì)土低路堤的變形規(guī)律。在地下水位一定時(shí)，隨著填土高度的增大，路堤中心豎向位移值在毛細(xì)水作用下總體上呈

6、增大的趨勢。根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，考慮毛細(xì)水作用時(shí)，確定粉質(zhì)土低路堤的最低路堤填土高度為1.2m。
　　 (5)通過對低路堤填土高度的影響因素進(jìn)行分析，提出了粉質(zhì)土低路堤最低填土高度應(yīng)該在1.5m，較為合理的填土高度可以在1.5m～2.0m之間根據(jù)實(shí)際情況選擇。
　　 (6)粉質(zhì)土低路堤中，由于毛細(xì)水作用的影響，路基土的含水率發(fā)生變化，導(dǎo)致土體強(qiáng)度發(fā)生變化，從而影響到路面結(jié)構(gòu)的使用性。為了減小毛細(xì)水作用對道路產(chǎn)生的危害，必

7、須對毛細(xì)水作用采取一定的處治措施。本文討論毛細(xì)水上升的影響因素，針對南通地區(qū)粉質(zhì)土毛細(xì)水上升的實(shí)際情況，討論了如何降低毛細(xì)水上升高度，從土質(zhì)、水分隔斷、化學(xué)法三個(gè)方面提出降低路堤填土高度的措施，并且對幾種典型的處治措施效果進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，總體上處治效果有好到差分別為，碎石>水泥土>復(fù)合土工膜>灰土；灰土作為工程中常用的材料，其處治效果與養(yǎng)護(hù)齡期有關(guān)，并且隨著灰土層厚度的增大，處治效果有明顯的增加，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，40cm灰土養(yǎng)護(hù)45天后，其