乐山机场红层泥岩填料强度特性研究

发布时间：2020-02-29 06:38

【摘要】：近些年国家在西南地区规划大量的新建、改扩建机场项目。而这些规划的、在建的机场主要分布在川渝红层地区,不可避免的都涉及到了红层软岩的土石方工程。本文依托乐山机场,在机场岩土工程勘察工作基础上,通过击实试验,分析了不同粒度组成下泥岩填料的破碎分形特征及其对填料击实特性的影响;之后结合相关规范要求,设计了泥岩填料在不同含水率、不同压实度、不同粒度组成条件下的中型剪切试验,来研究乐山机场泥岩填料的强度特性,并提出相关参数与建议供机场设计、施工参考。通过对试验数据分析主要获得以下结论:(1)击实(压实)过程使得泥岩粗粒料(?5mm)整体破碎,含量减少,细粒料增加,整体级配普遍得到改善。当含水率一定时,击实后粗粒含量(P5L)和破碎率(Bg)随着击实前初始粗粒含量(P5F)的增大而呈线性增长趋势。当P5F一定时,P5L、Bg随着含水率的增加而增加,含水率超过10%后,Bg将趋于平缓。(2)泥岩粗粒填料的重型击实曲线并非呈单一的单峰曲线,更多的是呈现双峰型,且一般高含水率峰值较低含水率峰值稍大。结合泥岩颗粒破碎特征认为,破碎变化是引起击实曲线呈双峰的根本原因,且随含水率增加(ω10%),泥岩颗粒随之软化,颗粒破碎更加明显,空隙也更容易被细粒土挤密,使干密度增加。此外,随粗粒含量P5F增加,填料最大干密度随之增加,当P5F=90%,获得泥岩填料最大干密度2.18g/cm3,最优含水率10.61%。(3)泥岩碎石填料是一种良好的分形材料,击实后填料破碎分形维数(D)为2.4285-2.5628。基于填料的破碎分形维数分别建立其与级配(Cu)、击实前后粗粒变化量(△P)、破碎率(Bg)及峰值干密度(ρmax)等相关性,发现都在2.48D2.53处,P5变化量最大,破碎率最高,击实后级配优良,且干密度最大。(4)剪应力剪切位移曲线表明,剪应力峰值一般分布在剪切位移Lτp=2-5mm间,且随正应力增加,峰值剪应力增加。一般在剪切位移到达峰值剪应力前,剪应力与剪切位移呈线性增加关系。之后,在低正应力时,剪应力随位移增加不会发生显著减小,而是趋于稳定在该正应力下的残余强度;高正应力时,先是剪应力随剪切位移增加而显著降低,之后再逐渐趋于稳定在相应正应力的残余强度值附近。(5)泥岩填料在饱水作用下,泥岩粗粒的水岩软化作用,使得填料的抗剪强度显著降低,但由于沿剪断面由于泥岩粗颗粒分担了大部分剪应力而被剪碎,在一定程度上提高了泥岩填料的抗剪强度,使得即便在饱和状态下,泥岩填料依然保持较高的内摩擦角(33.58°)。泥岩填料随压实度的提高,抗剪强度变大,且压实度越高增长速率越快,在85%-98%压实度下的内摩擦角的增加幅度更为显著。泥岩填料的抗剪强度随P5L而变化,随P5L变大,粘聚力降低,内摩擦角增大,随之相应的变化速率也越大。(6)合理设计施工条件下,泥岩填料的抗剪强度和地基承载力能够满足机场建设需求。但由于泥岩填料软化性明显,以及填方边坡对内摩擦角的敏感性高等因素影响,在复杂的沟谷地段填方时应把控好泥岩填料含水率在10%左右,且做好防水措施,同时适当提高压实度来增强填筑体的内摩擦角,以保证填方边坡稳定。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU43

【参考文献】