基于减小高速公路底基层弯沉的低液限粉土改性试验研究

发布时间：2020-05-21 17:16

【摘要】：随着城镇化建设和科学技术的发展,我国高速公路事业蒸蒸日上,交通运输量日益增长,对高速公路路面结构设计及施工提出了更高的要求。其中,路面结构弯沉的计算与检测至关重要,弯沉是表征路面结构各层次强度和刚度的指标,对于粉土用于路面底基层产生的弯沉问题,进行改性加固是减小底基层弯沉的主要解决方式。本文依托长深高速高青至广饶段建设工程,对基于减小底基层弯沉的低液限粉土改性试验问题、底基层结构弯沉及拉应力的变化规律及其影响因素问题进行了研究,研究结果表明:(1)根据室内基本土工试验结果,土颗粒均匀,粒径基本分布在0.1-0.005mm之间,塑性指数为9.3,确定土质为低液限粉土。由于缺乏黏粒的填充,孔隙率较大,属中等压缩性土,抗剪强度低。(2)根据规范规定的底基层顶面弯沉理论公式,在轴载、荷载圆半径、路基和垫层模量一定的条件下,底基层厚度、底基层模量和垫层厚度任一参数增大,底基层顶面弯沉值均减小;利用BISAR3.0软件计算低液限粉土用于底基层的底基层顶面弯沉理论值,发现最大弯沉位于荷载作用中心区域,为347.5(0.01mm),需对其进行改性处理。(3)以减小底基层弯沉为目的,进行低液限粉土室内改性试验研究,研究从两个方面考虑。其一是提高密实度:选择单掺膨润土,结果发现掺入膨润土后,低液限粉土的最大干密度提高,回弹模量增大,掺量为9%时,干密度和回弹模量最大。因此,确定膨润土最佳掺量为9%。(4)其二是提高强度、降低压缩性:选择水泥、水玻璃、无水氯化钙、石灰和聚丙烯纤维进行单掺试验,结果发现除单掺氯化钙基本无改良效果外,单掺其余四种材料对低液限粉土强度及压缩性均有不同程度的改善。在此基础上,进行了不同配比水玻璃和氯化钙双掺试验,结果表明在水玻璃中掺入少量氯化钙,改良效果明显提高。因此,进行了四因素三水平正交试验,综合多重试验控制指标确定最优组合为水泥4%、水玻璃:氯化钙3:1、石灰4%和聚丙烯纤维0.4%(材料A),在其中掺入9%膨润土即为低液限粉土最佳配比材料(材料B)。(5)利用ABAQUS软件展开对路面底基层结构弯沉及拉应力研究。研究分两部分,一是将改良后的材料A和材料B分别用于底基层,对比评价改良效果,结果表明,改良后整个底基层结构弯沉和垫层底面拉应力明显减小,底基层底面拉应力增大,材料B用于底基层对弯沉的改良效果最好;二是进行五因素四水平的正交模拟试验,结果表明,五因素对底基层顶面轮隙中心弯沉的敏感度大小为:轮压底基层厚度垫层厚度底基层模量垫层模量,由此确定较为经济合理的底基层结构模型参数组合为底基层厚度0.5m,垫层厚度0.4m,底基层模量1400MPa和垫层模量600MPa;对底基层底面拉应力的敏感度大小为:垫层模量轮压底基层模量底基层厚度垫层厚度;对垫层底面拉应力的敏感度大小为:垫层模量底基层厚度轮压垫层厚度底基层模量。本文结合室内试验和数值模拟两种方式,研究了基于减小低液限粉土底基层弯沉的材料配比问题,评价了底基层弯沉改良效果,并分析了底基层结构弯沉及拉应力的影响因素敏感度,为底基层加固材料的选择和分析、底基层结构数值模拟研究及模型参数等方面提供参考。
【图文】：

基于底基层顶面弯沉指标确定合理的底基层结构模型参数组合。逡逑１．３．２技术路线图逡逑本文总体研究路线如图１－２所示。逡逑ｆ室内基本土工试验邋＇逦指导逦应用逦￣￣￣逡逑Ｉ，，弯沉理论计算，￣￣ｉｉ＇室内改性＠逡逑基逦１氏液限粉土特性研究及逦＇低液限粉土改良材料最佳１逦ｆ路面底基层结构力学行为＇逡逑于逦底基层弯沉计算逦配比研究逦１邋及其影响因素研宄逡逑减逦邋逦ｔ逦邋Ｉ邋逦邋Ｉ逡逑土逦N逦：１邋Ｑ邋Ｉ逦ｊ．逦Ｉ逡逑５逦＿同［压酿改良Ｉｆ强~J１手：ｆ三s6＿＿灥立］逡逑ｔ——＾—．—－＿，逦？逦￥丨Ｌ逦「．八－丨Ｊ理！逦及尺寸优化研究逡逑ｉ逦室内土工邋弹性层状逦ａ逦Ｊ逦Ｉ邋Ａ邋Ｉ邋．逦ｊ．逦％邋｜逦，邋１邋，逦｜逡逑底邋试验研究１体系弯沉计算改电Ｊ邋——＾￣＾——逡逑基——————ｔ邋Ｖ＇邋Ｊ掺掺Ｓ逦！改良前后底基层底基层结构力学！逡逑层逦Ｉ＿逦以南｜邋Ｉ水：氯笔篇ｇ邋！结构力学行为行为影响因素逡逑Ｌ邋N邋N邋１邋．邋．邋１逦ｉ邋泥邋灰｜邋‘邋性／ｔ逦｜逡逑Ｉ逦Ｓ逦％逦＼ｍ逦ｂｉｓａ逦ｉ逦；逦ＴＴＴＴ￣ｒ邋＾邋ｒａＱＱ邋ＭＷＭ１逡逑ｉ性逦性Ｉ因素Ｒ３．０逦Ｉ逦水玻璃、氯yU逦的｜液ｆｔ丨材底基－＿逡逑质逦质定性计算５逦Ａ逦＿试验逦数｜邋ｆ料；料层底

依托项目是长深高速公路在山东境内的组成路段，高青至广饶段，起点位于逡逑山东省淄博市高青县，终点位于山东省东营市广饶县。本项目具体的地理位置如逡逑图２－１所示。逡逑Ｍｉ－？逡逑图２－１项目地理位置图逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 崔伟;吕高航;刘春阳;;低液限粉土的力学性能改善及试验分析[J];科学技术与工程;2018年08期

2 于忠豪;;低液限粉土力学特性及其在渠道工程中的应用[J];陕西水利;2017年06期

3 张相龙;;低液限粉土路基施工的质量控制[J];交通世界(建养.机械);2009年07期

4 张启勇;;低液限粉土路基掺加石灰的改良加固及压实[J];商品混凝土;2012年11期

5 张楠;;福建省低液限粉土路基施工工艺研究[J];福建交通科技;2017年05期

6 刘伟超;杨广庆;熊保林;汤劲松;罗会;;低液限粉土水理特性试验研究[J];地下空间与工程学报;2015年04期

7 孙丽杰;高等级公路高含水量低液限粉土路基施工[J];铁道标准设计;2000年Z1期

8 李长生;;重载铁路路基低液限粉土的动力特性[J];铁道建筑;2018年02期

9 姜冲;黄珂;杜伟;赵子荣;;水玻璃改良低液限粉土的室内试验研究[J];河北工程大学学报(自然科学版);2016年04期

10 常志明;;低液限粉土路基击实特性试验研究[J];交通世界(建养.机械);2013年01期

相关会议论文 前4条

1 田建林;陈志灵;;水洞沟水库低液限粉土筑坝研究与实践[A];大坝安全与新技术应用[C];2013年

2 尉红彬;;低液限粉土路基施工质量检测新技术研究[A];第六届中国公路科技创新高层论坛论文集（上册）[C];2013年

3 郑明权;;和-库高速公路焉耆盆地不良地质处理研究[A];第一届全国公路科技创新高层论坛论文集公路设计与施工卷[C];2002年

4 杨国;田建林;田欣宁;;上海庙、红墩子能源化工基地水洞沟水库低液限粉土筑坝研究与实践[A];中国水利学会2013学术年会论文集——S3防汛抗旱减灾[C];2013年

相关博士学位论文 前1条

1 付兵先;高速列车作用下水泥改良粉土路基的动力特性研究[D];中国铁道科学研究院;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘春阳;基于减小高速公路底基层弯沉的低液限粉土改性试验研究[D];山东大学;2019年

2 唐延钦;低液限粉土的特性与压实技术研究[D];山东大学;2006年

3 魏道华;半刚性基层配合比设计及施工工艺分析[D];吉林大学;2006年

4 尚新鸿;低液限粉性土作为路基填料的改良试验研究[D];长安大学;2009年

5 罗会;低液限粉土工程特性试验研究[D];石家庄铁道学院;2009年

6 孙建华;低液限粉土地区二灰类半刚性材料施工配合比与施工技术研究[D];山东大学;2006年

7 薛晖;低液限粉土压实及底基层稳定性能研究[D];长安大学;2006年

8 马晓谦;沙漠—黄土过渡区低液限粉土特性及压实性研究[D];长安大学;2008年

9 方亮;重载铁路路基低液限粉土静动力学特性研究[D];中南大学;2014年

10 朱宏慧;4类土根—土界面摩阻特性研究[D];内蒙古农业大学;2016年

本文编号：2674636