煤矸石填筑路基的应用研究

论文摘要

煤矸石是在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃物,是一种多种软岩成分的混合体,属于“软质粗粒土”。如今大量堆积的煤矸石不仅占用大量耕地、林地、居民地,而且污染大气、农田和水体,甚至危及人身安全,对社会和环境造成很大的影响。目前,重庆在建一条万盛至南川的高速公路,由于无法绕避,途径南桐矿区芭蕉湾的煤矸石山。从节约成本和因地制宜的角度出发,将积存已久的煤矸石作为在建公路的路基填料,具有一定的经济环境效益。然而目前路基规范中并没有相应的指标和标准规范煤矸石的应用。本文以重庆市南桐芭蕉湾煤矸石山的已燃和未燃煤矸石为主要研究对象,进行了大量的室内试验,对其路用性能展开了研究。主要研究成果如下:①芭蕉湾煤矸石的物理化学组成、风化和自燃特性研究。结果表明已燃和未燃煤矸石中都没有明显不适于路基填筑的化学成分,已燃煤矸石作为路基填料优于未燃煤矸石。②芭蕉湾煤矸石的基本物理性质研究。通过室内试验,对已燃和未燃煤矸石的表观密度、崩解量、压碎值等进行分析,结果表明相对于未燃煤矸石,已燃煤矸石具有易分化、易崩解、压碎值低等特点。③测试稳定煤矸石路基混合料的击实特性及CBR值。通过击实试验和承载比试验研究得出已燃和未燃煤矸石混合料的承载力均能满足高速公路路基要求。④无机结合料稳定煤矸石路基混合料性能研究。通过稳定煤矸石的无侧限抗压强度试验和收缩试验,得出水泥稳定未燃煤矸石作用显著,二灰稳定已燃煤矸石效果明显。⑤稳定煤矸石路基混合料沉降分析。应用FLAC软件对稳定已燃煤矸石路基和粘土路基(对照)进行模拟,得出稳定已燃煤矸石路基和粘土路基水平位移和竖向沉降相差不大,可见稳定已燃煤矸石混合料的路基方案是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外煤矸石应用研究现状
• 1.2.1 国外煤矸石应用研究现状
• 1.2.2 国内煤矸石应用研究现状
• 1.2.3 煤矸石作路基路面存在的问题
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 南桐矿区芭蕉湾煤矸石材料性能研究
• 2.1 概述
• 2.1.1 煤矸石的成因
• 2.1.2 煤矸石的分类
• 2.1.3 煤矸石的岩石组成
• 2.1.4 煤矸石的化学组成
• 2.2 煤矸石的自燃分析
• 2.3 煤矸石的风化分析
• 2.4 煤矸石的物理性能分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 稳定煤矸石路基混合料的性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 原材料的性能
• 3.3 稳定煤矸石路基混合料的物理性能
• 3.3.1 稳定煤矸石路基混合料的击实性能
• 3.3.2 稳定煤矸石路基混合料的 CBR 值
• 3.4 稳定煤矸石路基混合料抗压强度试验设计配合比
• 3.5 稳定煤矸石路基混合料无侧限抗压强度试验
• 3.5.1 抗压强度试件的制备及测试方法
• 3.5.2 稳定已燃煤矸石路基混合料的抗压强度的试验结果分析
• 3.5.3 稳定未燃煤矸石路基混合料的抗压强度的试验结果分析
• 3.5.4 稳定两类煤矸石路基混合料的抗压强度对比分析
• 3.5.5 不同结合料对稳定煤矸石路基混合料的抗压强度分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 稳定煤矸石路基混合料收缩性能研究
• 4.1 概述
• 4.2 稳定煤矸石路基混合料收缩试验
• 4.2.1 稳定煤矸石路基混合料收缩试验配合比
• 4.2.2 稳定煤矸石路基混合料收缩试验方法
• 4.3 稳定煤矸石路基混合料收缩试验结果及分析
• 4.3.1 稳定已燃煤矸石路基混合料收缩试验结果及分析
• 4.3.2 稳定未燃煤矸石路基混合料收缩试验结果及分析
• 4.3.3 稳定两类煤矸石路基混合料干缩性能对比分析
• 4.4 稳定煤矸石路基混合料干燥收缩机理分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 煤矸石路基沉降数值分析
• 5.1 工程背景概况
• 5.2 FLAC 数值模拟方法
• 5.2.1 FLAC 简介
• 5.2.2 FLAC 的基本原理
• 5.3 FLAC 模型建立及分析
• 5.3.1 路基结构设计
• 5.3.2 模型描述
• 5.3.3 模型的本构关系
• 5.3.4 模型建立
• 5.3.5 沉降模拟结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究建议
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果