粉砂土冻胀特性及融化后渗透性变化研究

发布时间：2020-07-26 12:15

【摘要】：粉砂土在自然状态下含水量少、土颗粒小、毛细作用强,粒组大小介在细砂和粉土之间。粉砂土用于寒区工程中时,一方面冻胀病害严重,另一方面经过冻融循环作用后,其渗透性亦会发生变化,这也会造成工程隐患。为此在青海省玛多县国道G214沿线某料场取材,进行该路基填料的室内冻胀试验及冻融后的渗透试验,研究该填料的冻胀特性、敏感性分析以及冻融作用后渗透性变化情况。主要研究内容及成果包括:(1)研究该国道路基填料的基本物性,包括颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验、渗透试验、冻结温度试验等。通过上述试验定义该寒区填料为粉砂土,并研究了其最优含水率及最大干密度、初始渗透系数、冻结温度等物理性质,为之后研究做准备;(2)简述气冷与液冷之间不同的传热机理,阐明设计气冷式土体单向冻结试验装置的必要性,为研究寒区路基的冻胀病害提供一种新的研究方法。设计与制作新型气冷式土体单向冻结试验装置,充分模拟寒区工程填土表层的冻胀情况,并进行装置的详细介绍,装置由试样筒,温度控制装置,位移监测装置,温度监测装置,低温恒温箱,负温气体通道,补水装置等组成;(3)利用设计的新装置,以不同含水率、冻结温度、压实度为变量进行正交试验,并对其水分场、温度场进行研究,进行该填料的冻胀特性及敏感性分析,结果表明含水率对其冻胀量影响最大;(4)以新装置为依托进行冻融后渗透性变化试验,以不同含水率、温度、压实度为变量设计正交试验,试样冻结融化后含冰量为零,此时进行渗透性变化研究,发现其渗透性增大,且冻结区与非冻结区渗透性变化存在差异性,冻结区渗透性增大量大于非冻结区,经过正交分析发现,与冻胀试验结果相似的是,含水率对渗透性变化贡献最大。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.1
【图文】：

级配曲线,级配曲线

图２－１级配曲线图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔｅｄ邋ｓｏｉｌ逡逑由图２－１中可知逡逑ｃ？邋＝＾邋＝邋＾１邋＝邋２８．５９，邋Ｃｃ＝－＾－邋＝邋—＾—邋＝邋２．０８且Ｃ？邋＞５，逡逑＂４。逦０．５４５逦ｅ邋“逦１５．５８ｘ０．５４５逦ｕ逡逑１邋＜邋Ｃ；邋＜３于是可知此路基填料为级配良好的土。逡逑在《岩土工程勘察规范》（ＧＢ邋５００２１邋２００１）中规定，颗粒粒径大于２ｍｍ的试样逡逑质量的百分比小于５０％，大于０．０７５ｍｍ的粒组百分比含量大于５０％的土称为砂土。逡逑根据砂类土的粒组的不同含量，又可以将其分为粉砂、细砂、中砂、粗砂以及砾逡逑砂五类。依据上述规范，在本组土样中，粒径大于２ｍｍ的颗粒含量分别为１８．８５％，逡逑而粒径大于０．０７５＿的颗粒含量分别为５６．２７％，由此可知该种土为砂类土中的粉逡逑砂土。逡逑２．２界限含水率试验逡逑界限含水率试验用于测定土的液、塑限含水率。本章使用液塑限联合测定法。逡逑２．２．１试验原理逡逑当黏性土从一种状态转变向另一种状态时，其含水率的临界点称为界限含水逡逑率。液限表示土在塑态与液态临界点的含水率

液塑限,测定装置

逡逑７６ｇ圆锥，根据铁路试验规范，在其重力作用下土体含水率为该试样的液限，２ｍｍ时对应塑限。逡逑器包括：液塑限联合测定仪（见图２－２）、天平、。准备路基填土风干的试样土大约２００ｇ，大致同量的水分，搅拌均匀，使得土体处在使其接），共计四种。而后将配好水的土样放置在保正常运作，随后将各湿土放在试样杯中，尽量的试样杯固定在底座上，在圆锥体表面均勾涂降台使得锥尖与土体恰好刚刚接触时，让专用样，读取５ｓ后圆锥体下沉的深度。迅速取试样数据。逡逑

关系图,入土深度,双对数坐标,含水率

逡逑度（的为纵轴，绘制成图，见图２－３：逡逑１００邋ｒ－逡逑，■逡逑１０邋ｒ邋，逡逑＇￣逡逑羞：逦？逡逑卜｜「邋■逡逑０．１邋？邋？邋■邋邋逦逦邋Ｉ邋一ｍ邋邋邋逦逦Ｉ邋…．逡逑１２逦１４逦１６逦１８逡逑含水率（％）逡逑图２－３双对数坐标下含水率与入土深度关系图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｓｉｎｋｉｎｇ邋ｄｅｐｔｈ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｏｕｂｌｅ邋ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ逡逑对ｌｏｇｌ（）／／和ｌｏｇ１（１Ｆ进行线性拟合（见图２－３中红线）可以得到：逡逑ｌｏｇＨＩ／／邋＝邋７．６８邋ｌｏｇＨＩ邋Ｆ邋－８．２７逡逑分别令／／＝２ｍｍ，１７ｍｍ即可得到该土样的塑限与液限值，试验结果见表２－３：逡逑表２－３液塑限塑限试验结果逡逑Ｔａｂｌｅ２－３邋Ｔｅｓｔ邋ｒｅｓｕｌｔ邋ｏｆｌｉｑｕｉｄ邋ａｎｄ邋ｐｌａｓｔｉｃ邋ｌｉｍｉｔ逡逑逦塑限值逦液限值逦塑性指数逦逡逑１３．０７逦１７．２６逦４．１９逡逑综上可知该填土液限为１７．２６％，塑限为１３．０７％，塑性指数为４．１９。逡逑２．３击实试验逡逑土工试验常用击实试验测定土样在特定标准的击实功的作用下干密度与含水逡逑率的关系，进而找到该土样的最优含水率及最大干密度。依据规范，本文拟定采逡逑用重型击实试验，试验方法采取其中的Ｚ］试验组，击实功为２６５９１ｄ／ｍ３，试样分５逡逑层进行击实，每层击实２５次，击实工作由自动击实仪完成。逡逑２．３．１试验原理逡逑自然界的土一般是由气体

【参考文献】