黄土压实

西部交通建设科技项目

合同号：2001－318－000－18

黄土路基压实技术

研究报告简本

甘肃省高等级公路建设开发有限公司

长 安 大 学 甘 肃 交 通 科 研 所

2005年7月

1

目 录

1 绪论……………………………………………………………………………………………1 2 原状和击实黄土的物理力学性质研究………………………………………………………1 3 压实影响因素相关性分析……………………………………………………………………1 4 路基工作区回弹模量研究……………………………………………………………………2 5 黄土路基工作区压实标准研究………………………………………………………………3 6 高路堤沉降变形规律研究……………………………………………………………………5 7 高路堤设计控制指标研究……………………………………………………………………6 8 黄土路基压实技术研究………………………………………………………………………6 9 黄土压实后湿化对路基的稳定性影响研究…………………………………………………7 10 结语………………………………………………………………………………………… 7

2

1 绪论

从甘肃省多年公路建设的经验发现，甘肃省公路普遍出现的病害为路基沉陷、路面开裂以及过大的工后沉降，严重影响行车安全和公路的正常使用。造成黄土路基病害的外因主要是防排水系统不完善，内因则是路基土本身密实度不够。因此，本项目对黄土路基压实技术进行研究，主要研究内容有：

（1）不同黄土特性的压实规律研究； （2）黄土路基压实度分区及压实标准研究 （3）黄土路基压实技术研究

（4）黄土压实后湿化对路基的稳定性影响研究

2 原状和击实黄土的物理力学性质研究

按照地貌、水文和土质类型，同时参照黄土的湿陷性及其它物理力学性质、区域地质地理资料，在甘肃黄土地区两个二级自然区划及一个二级副区内共分为13个工程地质分区，分区结果见图1。对不同工程地质分区内原状和击实黄土进行室内试验。主要的测试指标包括：基本物性指标、水理性质指标、湿陷性指标和压缩性指标。

3 压实影响因素相关性分析

3.1 粒度成分对压实的影响

研究表明，粒度成分对干密度的影响并不是简单呈现随粘粒含量的增加，干密度增加的

1

线性关系。实际上陇东与陇西的Q4黄土，粒度成分对干密度的影响总体趋势一致，表现为随粘粒含量增加，干密度降低→增加→降低；陇东Q3与陇西的Q3黄土，粒度成分对干密度的影响趋势亦大体一致，即开始随粒度含量增加，干密度增加→降低→增加→降低。

3.2 含水量对压实的影响

在最佳含水量以前，干密度随着含水量的增加而增加；在最佳含水量以后，干密度随着含水量的增加而减小。

3.3 压实功对压实的影响

土在含水量一定的情况下，击实功愈大，所得的击实效果愈好，即最大干密度愈大。但在击实功较小时，随着击实功的增大，干密度增加较快；以后，随着击实功的逐渐增大，最大干密度增加缓慢，继续击实效果不佳。

3.4 显微结构特征及其对压实的影响

3.4.1 黄土的显微结构特征与湿陷性的关系

黄土的湿陷系数随着孔隙的平均孔径、孔隙比以及大、中孔隙含量增加而增大；随着

黄土微孔隙含量、颗粒干密度增大而减小。 3.4.2 黄土的显微结构类型与压实功的关系

通过观察扫描电镜照片，可以发现黄土显微结构在压实前后发生如下变化：压实以前黄土为支架—镶嵌过渡结构，压实以后，黄土的结构变得非常紧密，为镶嵌微孔隙胶结结构。若继续增大压实功，黄土的显微结构变化不大，仍为镶嵌微孔隙胶结结构，但是集粒增多，颗粒轮廓模糊。

3.4.3 黄土的显微结构特征对压实度的影响

黄土的孔隙比越大，大、中孔隙含量越多，黄土的压实度越小。

4 路基工作区回弹模量研究

4.1 路基压实度影响设计指标研究

在我国目前的沥青路面设计指标中，起作用的其实只有路表弯沉。用土基顶面压应变控制土基的变形和破坏以及路表车辙的产生更为合理。但是，就目前而言路表弯沉依然是一个有效的结构控制指标。因此，路基压实度或土基回弹模量影响的设计指标采用路表弯沉和土基顶面压应变。

4.2 路基工作区回弹模量研究

选定一典型路面结构，经过计算可以看出，土基内部压应变随着各结构层厚度和模量的增加以及土基深度的增加而迅速减小。当土基深度达80cm时，土基内部的压应变已经较小，而且随深度减小的速度非常缓慢，可以认为该范围为路基的工作区。因此，控制路基压实标准时，按照距路基顶面的距离，路基可以划分为两部分，第一部分为距路基顶面0～80cm

2

的路床，其余的为第二部分。

根据规范建立了沥青路面典型结构，分别以设计弯沉和土基顶面压应变为设计指标，分析了土基回弹模量的变化对于沥青路面结构厚度的影响，并以此为基础，得到沥青路面土基回弹模量的要求。通过计算分析土基回弹模量对于水泥混凝土板板底拉应力的影响，得到水泥混凝土路面土基回弹模量的要求。

5 黄土路基工作区压实标准研究

5.1 压实度和含水量对于黄土力学性质的影响

经过室内试验，得到压实度和含水量对于黄土力学性质的如下影响规律：

90%、 93%、 95%、 98%，压实黄土的（1）含水量取最佳含水量，压实度分别取85%、回弹模量在85～110MPa之间，它随着压实度的增大而增大，而且增长的速度基本不变，表明在常用的95%压实度的基础上继续提高压实度仍可以有效提高黄土的回弹模量。

（2）压实度一定时（如取95%），含水量分别取8%、10%、12%、14%、16%，土的回弹模量随含水量的增大而降低。

（3）当压实度达到90%以后，压实黄土浸水以后产生的附加压缩变形基本可以消除，在90%以前，由于浸水产生的附加压缩将会随压实度的减小急剧增长，因此，可能受到水影响的区域内的黄土路基压实度必须在90%以上。

（4）干密度的对土的渗气、渗水系数的影响很大。干密度越大，其渗气系数和渗水系数越小。

（5）随着压实度的增大和含水量的减小，初始动模量增大；随着压实度和含水量的增大，阻尼比减小。

5．2移动荷载作用下柔性路面动力响应分析

移动荷载作用下动力响应分析是考虑动荷载时确定路基压实度的基础和关键。将车辆荷载视作移动的平稳荷载，并用傅立叶级数展开，将路基路面视作粘弹性层状体系，采用修正的平面应变模型，用传递矩阵配拉氏变换和傅立叶变换法进行了移动荷载作用下柔性路面动力响应分析，并将计算结果用文献中的模型试验进行了验证，理论分析结果与试验结果基本吻合。

5.3 移动荷载作用下路基中压应力测试

在路基工作区埋设静、动压力盒测路基不同深度处的静、动压应力，压力盒布置如图2所示。根据对试验结果的分析，可以得出以下结论： ①在路基深度较浅处，路基土压力与时间的关系曲线为双峰曲线；在路基较深处，路基土压力与时间的关系曲线为单峰曲线。②当后轴重9.8kN~17.4kN时，路床工作区深度约为60～70cm，路基影响深度为1.6m。

3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4y5f.html