崇上二级公路路基膨胀土工程特性及处治研究

论文摘要

膨胀土作为一种特殊性质粘土,在世界各地和我国的大部分地区都有广泛分布。近年来,随着我国国民经济迅猛发展,高等级公路大量兴建,不少高等级公路都穿越了膨胀土发育地区。由于膨胀土遇水体积膨胀,失水收缩开裂,工程性质极差,直接填筑路基会造成严重路基病害,不宜直接用作路基填料。但是如果简单作弃方处理,又会增加工程造价,同时大量的弃方会污染公路沿线周边环境,不利于沿线环境保护,因此膨胀土路基问题研究是摆在我国广大公路建设者面前一项较为紧迫的任务。本文以广西崇左至上思二级公路建设项目为依托,在现场土质调查基础上,针对膨胀土的不良工程特性进行膨胀土的试验研究。本文利用公路工程中的常规试验指标和SOM神经网络模型对膨胀土进行判别和分类,合理确定公路沿线膨胀土的胀缩等级,并通过试验进行了验证。通过大量的试验研究,建立了击实膨胀土样膨胀变形量、膨胀力以及抗剪强度与土样初始含水量、干密度和上覆压力之间的定量关系,以此作为膨胀土边坡稳定性分析的依据。推导了考虑含水量和膨胀力对膨胀土边坡稳定性影响的极限分析安全系数公式,并进行了相应的计算分析。对膨胀土在不同掺水泥、掺砂、掺好土比例的条件下进行物理和力学性质试验研究,分析各工程性质指标在不同配合比和含水量条件下的变化规律,为确定经济合理的改良方案、施工工艺、施工控制措施提供依据。采用土工布包盖法和三明治互层法铺筑试验路。通过对试验路现场跟踪调查与性能指标检测,评价试验路实际效果。综合分析研究膨胀土改良加固方案的经济性,结果表明:利用土工布包盖法和三明治互层法填筑路基,具有明显的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 崇上路膨胀土胀缩等级的判别与分类
• 2.1 膨胀土判别与分类的概述
• 2.1.1 膨胀土判别与分类的意义
• 2.1.2 膨胀土判别与分类的原则
• 2.2 膨胀土判别的研究现状及评价
• 2.2.1 膨胀土的初判
• 2.2.2 膨胀土的详判
• 2.2.3 现有判别方法的评价
• 2.3 膨胀土分类的研究现状及评价
• 2.3.1 膨胀土现有的分类方法
• 2.3.2 对现有分类方法的评价
• 2.4 崇上路膨胀土新的评判指标及界限值的确定
• 2.4.1 界限含水量
• 2.4.2 粒度组成
• 2.4.3 自由膨胀率
• 2.4.4 CBR92 和 CBR30 膨胀率试验指标
• 2.5 崇上路膨胀土的SOM 神经网络判别分类法
• 2.5.1 SOM 神经网络法原理
• 2.5.2 崇上路膨胀土胀缩等级的分类
• 2.6 崇上路膨胀土判别结果的验证
• 2.6.1 击实土样胀缩性能指标
• 2.6.2 击实土样强度指标
• 2.7 本章小结
• 第3章 崇上路击实膨胀土的膨胀变形特性试验研究
• 3.1 击实膨胀土膨胀变形与土样初始状态的关系
• 3.1.1 无荷载膨胀量与干密度和含水量的关系
• 3.1.2 膨胀量与上覆压力的关系
• 3.1.3 膨胀量的计算模式
• 3.2 击实膨胀土的膨胀力与土样初始状态的关系
• 3.2.1 膨胀力与干密度和含水量的关系
• 3.2.2 膨胀力的计算模式
• 3.3 击实膨胀土的干湿循环膨胀特性
• 3.3.1 膨胀变形随循环级数的变化规律
• 3.3.2 膨胀变形随时间的关系
• 3.3.3 胀后含水量随循环等级的关系
• 3.3.4 膨胀土循环膨胀特性的形成机理
• 3.4 本章小结
• 第4章 崇上路击实膨胀土的强度特性试验研究
• 4.1 击实膨胀土的抗剪强度特性研究
• 4.1.1 膨胀土抗剪强度理论
• 4.1.2 抗剪强度与含水量的关系
• 4.1.3 抗剪强度随含水量变化的机理分析
• 4.2 干湿循环效应对膨胀土抗剪强度的影响
• 4.2.1 干湿循环效应对膨胀土抗剪强度的作用分析
• 4.2.2 模拟干湿循环效应的直剪试验
• 4.3 膨胀土的CBR 承载强度特征与机制研究
• 4.3.1 试验方案与试验方法
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.3.3 膨胀土的CBR 强度特征基本规律
• 4.3.4 膨胀土的CBR 强度特征机制分析
• 4.3.5 膨胀土路堤填筑关键技术参数控制
• 4.4 本章小结
• 第5章 崇上路路基膨胀土边坡稳定性分析
• 5.1 膨胀土边坡滑坡的特点
• 5.1.1 牵引性
• 5.1.2 构造性
• 5.1.3 浅层性
• 5.1.4 多次滑动性
• 5.1.5 成群分布性
• 5.1.6 时间规律性
• 5.2 膨胀土边坡稳定性的分析方法
• 5.2.1 极限平衡分析法
• 5.2.2 统计比较判别法
• 5.2.3 有限元分析法
• 5.3 膨胀土边坡的整体稳定性分析
• 5.3.1 瑞典圆弧滑动法的基本原理与步骤
• 5.3.2 考虑降雨的膨胀土边坡整体稳定性分析
• 5.3.3 考虑膨胀力的膨胀土边坡整体稳定性分析
• 5.3.4 电算程序流程
• 5.3.5 实例计算及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 崇上路路基膨胀土的处治方案
• 6.1 膨胀土路基的处理方法
• 6.1.1 换土
• 6.1.2 湿度控制
• 6.1.3 化学固化
• 6.2 崇上路路基膨胀土的处治试验
• 6.2.1 掺砂处治试验研究
• 6.2.2 掺水泥处治试验研究
• 6.2.3 掺好土处治试验研究
• 6.3 路基填筑方案的经济对比分析
• 6.3.1 掺3%水泥处治方案单价分析
• 6.3.2 掺50%砂砾处治方案单价分析
• 6.3.3 掺70%非膨胀性好土处治方案单价分析
• 6.3.4 用土工膜布处治方案单价分析
• 6.3.5 全部借方方案单价分析
• 6.3.6 填筑方案选定
• 6.4 膨胀土两种填筑方案的试验路段修筑
• 6.4.1 试验路段的结构图
• 6.4.2 试验路段的稳定性检测及分析
• 6.5 本章小结
• 结语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录