蒙自绕城高速公路工程膨胀土路基改良方案研究

摘要

近几十年来，随着工程施工技术水平的提高，越来越多的国家在施工过程中遇到膨胀土危害问题。本文涉及的实际工程项目为自绕城高速公路（羊鸡段），羊鸡段全线土质均为膨胀土。膨胀土作为一种多缝隙并具有显著膨胀性的土体，吸水膨胀、失水收缩是其典型特性，在工程界中常常被认定为隐形的地质灾害，其对工程结构具有较为严重的破坏作用，这在高等级公路路基工程中尤为突出，其对公路往往会产生长期的变形破坏作用。为此，本文通过选取石灰改良膨胀土，结合室内击实试验、CBR试验以及胀缩性试验，对石灰改良膨胀土方案的有效性展开研究，得出主要结论如下:
　　(1)在击实试验中，随着含水率从17.2％增加至26.1％，对应的干密度呈先增大后减小的抛物线变化，即从1.57g/cm3先增大至1.65g/cm3，随后逐渐减小至1.57g/cm3，从而确定最佳含水量为21.3％，对应的最大干密度为1.65g/cm3。
　　(2)CBR试验中，当每层击实30次时，试验组1～3的单位压力与贯入量的变化关系基本一致，即随着单位压力的逐渐增加，贯入量逐渐增大，且增大趋势逐渐加快。3个试验组中贯入量为2.5mm时对应的单位压力分别为532kPa、566kPa、538kPa，与之对应的CBR值分别为7.6％、8.1％、7.7％;贯入量为5mm时对应的单位压力分别为709kPa、763kPa、750Pa，与之对应的CBR值分别为6.8％、7.3％、7.1％;当每层击实50次时，试验组4～6的单位压力与贯入量的变化关系基本一致，即随着单位压力的逐渐增加，贯入量逐渐增大，且增大趋势逐渐加快。3个三个试验组中贯入量为2.5mm时对应的单位压力分别为733kPa、733kPa、738kPa，与之对应的CBR值分别为10.5％、10.5％、10.5％;贯入量为5mm时对应的单位压力分别为1079kPa、1066kPa、1074Pa，与之对应的CBR值分别为10.3％、10.2％、10.2％;当每层击实98次时，试验组7～9的单位压力与贯入量的变化关系基本一致，即随着单位压力的逐渐增加，贯入量逐渐增大，且增大趋势逐渐加快。3个试验组中贯入量为2.5mm时对应的单位压力分别为829kPa、808kPa、816kPa，与之对应的CBR值分别为11.8％、11.5％、11.7％;贯入量为5mm时对应的单位压力分别为1129kPa、1130kPa、1132Pa，与之对应的CBR值分别为10.8％、10.8％、10.8％。
　　(3)CBR试验中，随着每层土的击实次数的增加，土样干密度逐渐增大，对应l=2.5mm以及l=5mm的CBR值也随之增大，且不同贯入度条件下CBR值相差不大，贯入度为2.5mm对应的CBR值始终大于贯入度为5mm对应的CBR值;且随着干密度增加，各贯入度对应的CBR值的增大趋势基本保持一致，当击实次数为50、98时，其CBR值满足路基填土使用要求。
　　(4)胀缩性试验中，当每层击实次数由30、50变化至98次时，其对应的膨胀量均很低，均小于4％。随着击实次数的增加，试样对应的干密度逐渐增大，试样泡水后膨胀量亦呈增加趋势，且变化基本呈线性增加。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及意义

1．2 国内外研究现状及进展

1．2．1 膨胀土常见分类研究

1．2．2 膨胀土结构特征研究

1．2．3 膨胀土路基改良技术研究

1．3 本文主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 蒙自绕城高速公路工程概况

2．1 工程概况

2．1．1 工程由来

2．1．2 设计标准

2．1．3 路线控制点及走向

2．1．4 沿线主要城镇、公路、铁路、河流

2．1．5 工程规模

2．2 地形、地貌

2．2．1 构造溶蚀低中山地貌

2．2．2 构造侵蚀低中山山地地貌

2．2．3 河流湖泊堆积地貌

2．3 区域地质稳定性评价

2．3．1 地质构造

2．3．2 地层岩性

2．3．3 地震

2．3．4 公路自然区划

2．4 水文地质

2．5 不良地质路段情况

2．6 气候和水系

2．6．1 气候

2．6．2 水系

2．7 本章小结

第三章 膨胀土地基改良方案

3．1、膨胀土改良意义

3．2 改良方案

3．2．1 总体思路

3．2．2 试验段选择

3．3 主要施工技术方案

3．3．1 量放样

3．3．2 填前处理

3．3．3 原地表下封层施工

3．3．4 改良膨胀土施工

3．3．5 现场生石灰掺量计算

3．3．6 雨季路基施工

3．3．7 质量检验标准

3．4 施工组织

3．5 质量保证体系

3．5．1 建立质量管理体系

3．5．2 建立高效的质量管理机构

3．5．3 项目质量目标

3．5．4 质量管理措施

3．6 安全、文明施工保证措施

3．6．1 安全施工措施

3．6．2 安全保证体系

3．7 本章小结

第四章 蒙自绕城公路羊鸡段石灰改良膨胀土试验研究

4．1 石灰改良机理

4．1．1 离子交换作用

4．1．2 碳酸化作用

4．1．3 结晶作用

4．1．4 灰结作用

4．2 石灰改良膨胀土击实试验与最大干密度

4．2．1 干法与湿法的区别

4．2．2 石灰改良膨胀土室内击实试验

4．3 石灰改良膨胀土CBR试验

4．3．1 试验方案

4．3．2 试验结果分析

4．4 石灰改良膨胀土胀缩性试验

4．4．1 胀土胀缩机理

4．4．2 试验方案

4．4．3 试验结果分析

4．5 本章小结

第五章 石灰改良膨胀土路基有限元分析

5．1 概述

5．2 有限元模型及计算方案

5．2．1 有限元模型及分析假定

5．2．2 计算参数

5．2．3 有限元模型建立及计算方案

5．3 换填土石灰掺量的影响

5．3．1 路基应力变形

5．3．2 路基边坡稳定性

5．4 不同换填厚度的影响

5．4．1 路基沉降变形规律

5．4．2 路基边坡稳定性

5．5 不同换填宽度的影响

5．5．1 路基沉降变形规律

5．5．2 路基沉降变形规律

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献