风积沙在盐渍土地区路用性能的研究及其应用

论文摘要

我国是沙漠分布最为广泛的国家之一,沙漠化土地总面积约156.80万km~2,其中沙漠面积80.89万km~2。特别在新疆地区,沙漠总面积达53.93万km~2,其中盐渍化软弱土的总面积约15.83万km~2,且大多为中、强、过盐渍化盐渍土。这些地区砂砾筑路材料缺少,一般需到100km以外的地方采集,工程造价昂贵;因此不得不采用当地盐渍土填筑路基。而盐渍土路基路面极易破损,主要表现为路基翻浆失稳、路面龟裂、溶陷等,致使严重病害路段交通经常阻断。尽管投入了大量资金进行道路维护管养,仍无法保证交通车辆的正常运行,其已成为新疆道路建设中急待解决的重大难题。根据新疆地区广泛分布着风积沙这一特点,开展风积沙路用性能的试验研究,掌握风积沙主要特性,解决道路病害,从而更好地保护生态环境、大大降低工程造价,具有重大的经济效益和社会效益。论文主要针对风积沙材料的颗粒组成、矿物成份、含盐量、抗剪性能、承载比、压缩特性、相对密度、回弹模量、毛细管水的上升高度等物理化学性能进行理论分析和试验研究。通过大量的室内试验、现场模拟试验、试验路段试验及现场检测,得出了风积沙路用性能的技术参数,作为填筑路基、处理软弱基层、设置路基隔断层、路面基层或垫层的理论依据;通过试验数据分析,建立相应的回归方程;并通过数学模型分析,建立了换填厚度、路基合理高度、隔断厚度、路面厚度、路基边坡稳定等计算公式;从而形成了风积沙在盐渍土地区路用性能研究与应用中的成套技术。风积沙路用性能的研究,特别是利用风积沙处理盐胀、软弱基层、隔断毛细管水上升、充当路面基层或底层,是论文研究的重点;也是风积沙盐渍土地区修筑道路时,充分利用当地资源、保护生态环境、稳定路基路面、增强路面强度、降低工程造价的有效途径。通过对试验路段和推广道路的调查和检测,实际应用中的检测结果与本文研究成果基本一致,证实了研究成果的可靠性和适用性。论文多项研究内容已被列为中国西部课题《沙漠地区公路建设成套技术》部分研究成果,通过了成果鉴定,并已在新疆11条共1573.70km的道路建设中得到了成功应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状及存在的主要问题
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 存在的主要问题
• 1.4 研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 沙漠的基本特性
• 2.1 新疆沙漠分布特性
• 2.2 新疆沙漠气候特性
• 2.3 沙漠气象参数
• 2.3.1 平均风速
• 2.3.2 气温、沙漠地表温度
• 2.3.3 降雨量和蒸发量
• 2.3.4 大风天数和最大风速
• 2.4 小结
• 第3章 风积沙基本特性
• 3.1 风积沙天然含水量
• 3.1.1 Ⅰ区天然含水量
• 3.1.2 Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区、Ⅵ区天然含水量
• 3.2 风积沙粒度、矿物成份、含盐量
• 3.3 风积沙抗剪性能
• 3.4 风积沙承载比试验
• 3.5 风积沙压缩特性
• 3.5.1 压缩量随时间的变化
• 3.5.2 压缩量随压力的变化
• 3.6 风积沙比重
• 3.7 风积沙的相对密度
• 3.8 风积沙回弹模量
• 3.8.1 风积沙回弹模量的室内试验
• 3.8.2 风积沙回弹模量的工地实测试验
• 3.9 小结
• 第4章 毛细管水上升高度试验
• 4.1 风积沙毛细管水上升高度
• 4.1.1 九种不同风积沙毛细管水上升高度
• 4.1.2 对比试验
• 4.2 粉质土的毛细管水上升高度
• 4.2.1 弱、中、强、过盐粉质土毛细管水的上升高度试验
• 4.2.2 粉质土毛细管水上升高度分析
• 4.3 砾石土毛细管水的上升高度
• 4.4 小结
• 第5章 路基隔断层设置
• 5.1 隔断层深度确定
• 5.1.1 根据盐胀有效深度确定隔断层深度（盐胀有效深度法）
• 5.1.2 根据土体内冻土深度确定隔断层深度（冻土深度法）
• 5.1.3 根据盐胀力与上覆荷载确定隔断层深度
• 5.2 风积沙隔断层设置
• 5.2.1 对风积沙品质的要求
• 5.2.2 风积沙隔断层设计
• 5.2.3 风积沙隔断层厚度确定
• 5.3 土工布隔断层设置
• 5.3.1 土工合成材料隔断层的技术要求
• 5.3.2 几种隔断层的典型设计
• 5.4 砾石隔断层设置
• 5.5 几种特殊形式的隔断层
• 5.5.1 低路基及挖方路基
• 5.5.2 有浅水出露的低洼地路基
• 5.6 小结
• 第6章 路基合理高度
• 6.1 设置隔断层所需的路基高度
• 6.2 减少阻沙所需路基高度
• 6.2.1 阻沙性能指数的确定
• 6.2.2 阻沙性能指数γ的影响因素
• 6.3 经验法确定合理路基高度
• 6.4 根据试验路分析风积沙路基合理高度
• 6.5 采用经济指数法分析合理路基高度
• 6.6 确定合理路基高度范围
• 6.7 小结
• 第7章 路面结构层设计
• 7.1 交通量确定
• 7.2 地带类型与分区
• 7.3 筑路材料的调查与试验
• 7.3.1 风积沙材料
• 7.3.2 含中、强、过盐渍土粉质低液限粉土
• 7.3.3 化学加固类
• 7.3.4 无机结合料稳定类
• 7.4 路面结构类型优选
• 7.4.1 经济分析法
• 7.4.2 模糊优选法
• 7.5 推荐典型路面结构
• 7.6 小结
• 第8章 风积沙路基边坡稳定及包边土
• 8.1 边坡稳定性分析
• 8.2 包边土设计
• 8.3 包边土施工工艺
• 8.4 小结
• 第9章 风积沙处理软弱地基
• 9.1 对风积沙材料的要求
• 9.2 换填厚度
• 9.2.1 路基荷载工作区法
• 9.2.2 地基承载力法
• 9.3 试验路段
• 9.3.1 路基土物理力学指标试验
• 9.3.2 路基土含盐量的试验
• 9.3.3 试验路换填深度
• 9.3.4 试验路稳定性及强度检测
• 9.4 小结
• 第10章 风积沙路基、路面的施工技术
• 10.1 风积沙击实试验
• 10.2 风积沙路基、路面的湿压实技术
• 10.3 风积沙路基路面的干压实技术
• 10.4 小结
• 第11章 结论与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 公开发表的学术论文
• 参加的主要科研项目