张呼和吉珲客运专线铁路黏性地基土物理力学特性试验研究

摘要

地基是铁路路基的基础，主要由碎石土、砂石、岩石、粉土和黏性土组成。由于张呼和吉珲客运专线铁路经过处存在大量的黏性地基土，应测定该黏性地基土的工程性质，以确定其是否满足承载力、变形和稳定性的要求，并为地基加固设计提供依据。本文采用室内基本物理力学特性试验，测定了张呼和吉珲铁路客运专线两类黏性地基土的液塑限、颗粒密度、颗粒粒径组成、含水率、密度、压实等基本物性指标，以及压缩、剪切、渗透等力学特性，主要研究工作及成果如下:
　　 (1)对两类地基土试样进行了界限含水率、颗粒密度、颗粒分析、含水率、密度、击实等室内基本物性指标试验。根据土的分类标准确定了张呼铁路地基土在测试土层深度范围内均为粉质黏土，吉珲铁路地基土在测试土层深度范围内由上往下依次为粉质黏土、粉土、黏土;两类地基土的粒径主要集中在0.075mm以下，0.075mm以下的颗粒粒径所占百分比均大于75％，两类土均为细粒土;采用Z2重型击实试验，得到两类土的最大干密度和最优含水率，并由地基土的干密度，测定了这两类地基土的压实系数均在0.9左右。
　　 (2)采用标准固结试验方法测试了两类地基土的压缩模量、固结系数、渗透系数、前期固结压力以及弹塑性变形，分析了不同计算方法对固结系数和前期固结压力的影响，并采用不同试验方法计算了渗透系数。两类地基土的压缩性基本相同，均属于中压缩性土;随着固结压力的增大，压缩模量增大，固结系数和渗透系数均减小，且均表现出明显的非线性变化规律;基于卡萨格兰德(Casagrande)法，提出了一种采用多项式拟合e-lgp曲线，且通过人为增加曲线末端直线段试验点来控制曲线末端直线形态的确定前期固结压力的方法，并计算了两类地基土的前期固结压力值，与吉珲铁路地基土的前期固结压力比，张呼铁路地基土的前期固结压力值更大;采用“f”法计算得到的前期固结压力值与卡萨格兰德(Casagrande)法的相对误差为18.2％;采用5种常用计算方法对张呼铁路两个试样在400kPa下的固结系数进行计算表明，不同计算方法得到的固结系数基本相等;通过压缩回弹试验表明，同一应力路径下，两类地基土的弹性变形基本相同，但吉珲铁路地基土的塑性变形更大;变水头渗透试验和固结试验两种试验方法测定的同一类土的渗透系数基本相同，两类地基土的渗透系数约为i×10-7～10-8cm/s(i=1～10)，均属于渗透性弱的土。
　　 (3)在直剪试验中，采用固结快剪试验，测试了两类地基土的抗剪强度参数，分析了吉珲铁路地基土的含水率对凝聚力和内摩擦角的影响。随着垂直压力的增大，张呼铁路地基土应力应变曲线由软化型向硬化型发展，吉珲铁路地基土均呈现硬化趋势;当垂直压力较小时，随着剪切的开始，试样开始表现为剪缩变形，随后出现剪胀变形，当垂直压力较高时，土体一直表现为剪缩变形，垂直压力越高，土体剪缩越明显;吉珲铁路地基土的含水率增大，凝聚力和内摩擦角均减小，且凝聚力减小幅度更大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 土工试验的作用及项目

1．2．1 土工试验的作用

1．2．2 土工试验的项目

1．3 黏性土工程特性影响因素

1．4 本文主要工作

第2章 室内基本物理特性试验研究

2．1 引言

2．2 试样制备和饱和

2．2．1 试样制备

2．2．2 试样饱和

2．3 界限含水率试验

2．3．1 试验步骤

2．3．2 试验结果及数据分析

2．4 颗粒密度试验

2．4．1 量瓶法所用仪器设备

2．4．2 量瓶法试验步骤

2．4．3 试验结果及数据分析

2．4．4 试验影响因素分析

2．5 颗粒分析试验

2．5．1 筛析法

2．5．2 密度计法

2．5．3 试验结果及数据分析

2．5．4 试验方法的准确性

2．6 含水率试验

2．6．1 烘干法试验步骤

2．6．2 试验结果及数据分析

2．6．3 试验影响因素分析

2．7 密度试验

2．7．1 环刀法

2．7．2 试验结果及数据分析

2．7．3 试验影响因素分析

2．8 击实试验

2．8．1 试样制备

2．8．2 试验步骤

2．8．3 张呼铁路击实试验数据

2．8．4 吉珲铁路击实试验数据

2．8．5 试验结果及数据分析

2．8．6 试验影响因素分析

2．9 本章小结

第3章 室内基本力学特性试验研究

3．1 引言

3．2 固结试验

3．2．1 试验步骤

3．2．2 计算公式及原理

3．2．3 张呼铁路固结试验数据

3．2．4 吉珲铁路固结试验数据

3．2．5 试验结果及数据分析

3．2．6 试验影响因素分析

3．3 直接剪切试验

3．3．1 直接剪切试验操作步骤

3．3．2 试验结果的计算及制图

3．3．3 试验结果及数据分析

3．3．4 试验影响因素分析

3．4 渗透试验

3．4．1 渗透试验步骤

3．4．2 试验结果及数据分析

3．4．3 试验影响因素分析

3．5 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果