石灰变质软岩填筑高速公路路基的压实技术研究

摘要

山岭重丘区修筑公路沿线常使用不同风化程度、不同岩质类型的软质岩石。分析软质岩石的路用性能、揭示软质岩石的压实机理以判断用作路基填料的工程稳定性及可压实性能;研究确定软质岩石的施工工艺、技术与施工质量控制指标以指导软质岩石填筑路基的施工。这些皆是山岭重丘区路基修建需要研究与解决的重要理论与工程课题。
　　在总结分析相关研究成果的基础上,该课题通过室内试验研究了石灰变质软岩填料的物理、力学特性:通过自行研制的大型击实仪研究了该类软岩填料的压实特性,揭示软质岩石的压实机理,以此分析与评价石灰变质软岩填料的路用性能、工程特性,提出工程应用的相应应对技术措施。
　　通过铺筑现场冲击碾压、振动碾压试验段,研究冲击碾压、振动碾压条件下石灰变质软岩路基的碾压技术工艺,对比分析不同工况下试验段的压实效果,确定不同压实技术条件下适宜的松铺厚度、碾压遍数等施工参数。通过现场试验路各项指标的检测,分析压实度、孔隙率、沉降差、回弹模量之间的相关关系,提出适用于石灰变质软岩高速公路路基施工的质量控制指标。
　　通过岩石的结构、X射线衍射矿物成分分析及饱和单轴抗压强度,定义该类岩石为石灰变质千枚软岩。由该类软岩的自由吸水率3.53%、饱水系数0.9、软化系数0.37以及泡水后回弹模量与CBR值分别下降40%～50%、37%～49%,可知石灰变质软岩容易软化,水稳定性差。8次干湿循环后抗压强度衰减10.26%,15次冻融循环后抗压强度衰减58.62%,且冻融系数为0.41,该类软岩的水、温稳定性差,干湿循环、浸水和冻融作用对路基强度具有显著的影响。
　　由不同击实筒径与击实功试验可知:石灰变质软岩填料的压实过程是破碎、填充、嵌挤的动态过程;击实筒筒径是影响软岩填料最大干密度的关键因素,常规击实试验方法难以满足石灰变质软岩现场施工质量控制的要求;单位体积击实能达到3762kJ／m3时最大干密度趋近缓慢增长的临界状态。
　　该类软岩填料在压实度为93%、94%和96%时的CBR.值均满足高速公路路基填料的强度要求;压实度从94%提高到100%时,回弹模量与CBR值分别提高了70%、50%,压实度对该类软岩填料的强度与抗变形能力影响较大。
　　现场试验可知:振动碾压施工时,宜选用工作质量大(22t左右),振动频率合适(28Hz～30Hz),高振幅(1.8mm以上)的机型,松铺厚度可取70cm,碾压遍数为5遍,沉降差控制标准为2mm。冲击碾压施工时,建议采用标准势能为25kJ的冲击式压路机,松铺厚度可取1.1m,碾压遍数以14遍为宜。
　　本课题的研究成果能够直接用于指导石灰变质软岩填筑高速公路路基的施工,可以显著降低该类软岩路基工程建设成本,提高路基耐久性和使用寿命,具有重要的工程和经济意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 软岩填料工程特性研究

1.2.2 软岩填筑路基施工工艺及压实质量控制技术研究

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

第二章 石灰变质软岩的物理力学特性研究

2.1 石灰变质软岩的基本物理特性

2.1.1 矿物组成及化学成分

2.1.2 比重

2.1.3 吸水性

2.2 石灰变质软岩的水稳定性

2.2.1 石灰变质软岩软化性试验与分析

2.2.2 石灰变质软岩干湿循环试验与分析

2.2.3 石灰变质软岩冻融循环试验与分析

2.3 石灰变质软岩填料的力学特性研究

2.3.1 石灰变质软岩填料的回弹模量试验

2.3.2 石灰变质软岩填料的CBR试验

2.4 本章小结

第三章 石灰变质软岩填料的压实特性研究

3.1 大型击实仪的研制及试验步骤

3.2 击实筒筒径对石灰变质软岩压实特性的影响

3.3 击实功对石灰变质软岩压实特性的影响

3.4 石灰变质软岩填料的压实机理

3.5 本章小结

第四章 石灰变质软岩现场填筑路基的压实技术研究

4.1 振动碾压现场试验

4.1.1 振动碾压现场试验概况

4.1.2 现场试验结果及分析

4.1.3 振动碾压施工参数的确定

4.1.4 振动碾压现场压实质量控制指标及标准的确定

4.2 冲击碾压现场试验

4.2.1 冲击碾压现场试验概况

4.2.2 现场试验结果及分析

4.2.3 冲击碾压施工参数的确定

4.3 本章小结

第五 章结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要科研成果

学位论文评阅及答辩情况表