考虑吸附结合水影响的高液限土路基压实度控制标准研究

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高液限土在我国南方地区分布十分广泛,高液限土天然含水率高,细粒含量大,亲水性较强,水稳性差。在南方地区湿润气候条件下很难通过翻晒将高液限土填料从天然含水率降至最佳含水率附近进行碾压,使其达到压实控制标准。我国已有工程实践表明,将高液限土用作高速公路下路堤填料,在满足路基对填料强度和变形要求的前提下,适当降低压实度控制标准,同样可以确保路基的长期稳定,但压实度控制标准一直未能统一。由于含水率是影响路基压实的关键因素,结合水又是细粒土中水的主要形式,研究结合水对高液限土路用性能的影响,并据此提出高液限土路基压实度控制标准,对于促进我国特殊土路基工程问题研究和绿色公路建设具有重要理论和实际意义。本文选取海南高液限土,并以长沙粘土质砂为对比样,开展了基本物理性质、电镜扫描、重型湿法击实、浸水CBR和非饱和固结试验;利用容量瓶法、等温吸附法测定了土样的吸附结合水含量;并分析了吸附结合水对高液限土击实特性、强度、水稳性和压缩性的影响;将吸附结合水视为土中固相的一部分,提出并论证了高液限土压实度控制下限值计算公式。研究结果表明:海南高液限土含有大量微孔隙和叠片状结构的粘土矿物,吸附结合水的能力远强于粘土质砂。对于吸附结合水的含量本文认为可以参考容量瓶法的测试结果,试验结果与塑限相关性最大,前者约为后者的0.853倍。吸附结合水作用使高液限土相对粘土质砂而言最佳含水率偏高,最大干密度偏低;当初始含水率低于吸附结合水含量时,高液限土 CBR试件浸水后的膨胀量显著增强;吸附结合水对高液限土在高含水率状态下仍能保持一定CBR强度和低压缩性起到了积极作用,并可在路基运营期内始终保持稳定;根据泉三高速案例分析,在高含水率和新标准控制下填筑的路堤工后沉降量小,长期稳定性好,高液限土路基工后沉降率约为2‰;高含水率的高液限土填筑下路堤时其压实度控制下限值并非定值,而是与其吸附结合水含量和最佳含水率相关,前者越大于后者,压实度控制下限值越低;通过相关文献案例分析及在海南高液限土路基填筑中的应用,进一步验证了新标准的合理性和实用性。本文首次从结合水的角度揭示了高液限土路基压实度控制标准为什么可以降低的内在原因,提出并验证了以最佳含水率和吸附结合水含量为参数的压实度控制下限值计算公式。研究成果可为高液限土路基设计与施工及相关技术标准的制修订提供参考。
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