公路工程特性（共11篇）
公路工程特性 篇1
拟建某工程场地位于长江中游南岸冲积平原的漫滩上, 地形平坦开阔, 地貌单元简单, 场地内水沟、水塘分布较多, 水系发达, 地面标高均低于常年长江洪水位, 上部地层均为第四系冲积物, 沉积韵律较明显, 具有明显的水平层理, 局部具有斜层理, 沉积的特征明显, 自上而下地基土为粉质粘土 (沿长江大堤附近表层分布有素填土) 、淤泥质粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾卵石, 厚度约50.0m, 下伏基岩有侏罗系泥岩、长石石英砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、闪长岩和三叠系灰岩。该工程主要建筑物地基采用桩基方案, 附属构筑物部分采用复合地基方案。本工程已经完成了从选厂到施工图的勘探, 进行了工程地质钻探、取土样、现场原位测试、土工试验外, 还进行了综合试桩及复合地基试验。本文对在场地分布最广且位于基础主要受力层的淤泥质土进行岩土工程特性分析, 并提出本层岩土工程设计所需的各种参数。
1 淤泥质土成因、岩性及分布
该工程位于长江南岸, 为长江古河道, 主河道现已北移, 在北移的过程中由于河道的截湾取直的作用形成了牛轭湖相原始地貌, 但是由于长江水位的变化, 洪水季节使牛轭湖接受长江冲积物;使本区牛轭湖相的岩性含有较多粉砂级颗粒。由于上述原因本层岩性以还原相灰色及灰黑色为主, 偶含腐植物及贝壳, 局部地段有机质富集成为淤泥;本层以淤泥质粉质粘土为主, 洪水期形成的淤泥质粉土呈透镜体状分布;呈软塑-流塑状态, 高含水量, 高压缩性, 中灵敏度, 局部高灵敏度的土。本层厚度范围4m~16m, 一般厚度10m。
2 淤泥质土物理力学性质
在场地勘察中采用室内试验与原位测试相结合的方法进行, 对地基土的特性进行判别, 其中原位测试采用标准贯入原位试验、双桥静力触探、单桥静力触探, 土层物理力学指标推荐值见表2。
3 综合试桩
场地主要建筑物地基拟采用桩基方案, 并进行了Φ800mm旋挖灌注桩、Φ600PHC管桩进行综合试桩。通过综合试桩对本淤泥质土层桩基特性作如下结论。
(1) Φ800mm旋挖灌注桩在本淤泥质土层中存在扩径现象, 其充盈系数可在1.3左右, 成孔检测也表明在本层易造成扩径, 在具体施工时可通过控制泥浆指标和局部地段采用长护筒的措施。
(2) 管桩在本淤泥质土中上部基本自沉, 沉桩极为容易, 但在沉桩过程中要监控桩身垂直度, 并进行调整。在进行的孔隙水压力检测和土体深层位移检测中, 发现土层中超孔隙水压力急剧增长, 挤土效应严重, 增加的超孔隙水压力消散慢, 最大孔隙水压力增量超出上覆土压力的60%, 孔隙水压力在邻近桩打桩后迅速增大到最大值, 在打桩完毕后一周内孔隙水压力消散较快 (其中第一天消散量最大) , 随后消散速度趋于缓慢, 在打桩后30天孔隙水压力消散率均在70%~80%左右。在施工中采取必要的措施 (如在桩间土中插塑料排水板, 埋设孔压计、深层土体位移监测元件等) 消散饱和软土中的超孔隙水压力, 促进桩周土尽快恢复, 避免由于施工快、施工措施不当等造成桩断裂、上拔等问题。基础开挖必须等打桩引起的超孔隙水压力累计增量消散80%以上方可进行, 并尽可能避免由于局部土体失稳, 造成桩顶偏移现象。
4 复合地基试验
由于场地淤泥质土地基承载力无法满足附属构建筑物的要求, 为此进行复合地基试验, 通过勘探取样置备了水泥土试块并不同龄期、不同施工方式的水泥土试块进行了试验, 具体成果见表2。
从表中可以看出: (1) 干法水泥土试块强度明显高于湿法; (2) 由于添加了减水剂使得湿法水泥土试块前期强度增长较快。根据室内试验成果, 水泥土搅拌桩现场试验分为两组四区, 共布桩60根, 每区15根, 固化剂采用425#普通硅酸盐水泥, 掺入比为15%。水泥土搅拌桩桩径600mm, 桩长14m (桩端穿过淤泥质土, 进入下部粉砂层) , 桩间距为1.1m、13m, 湿法外掺剂选用0.2%水泥用量的木质素磺酸钙, 水灰比采用0.54;通过现场试验得出以下结论。
(1) 水泥土桩体桩身完整, 搅拌均匀, 适于在场地复合地基加固中应用。 (2) 从试验成果来看, 深层搅拌桩 (湿法) 与粉喷桩 (干法) 起到很好的加固效果, 而粉喷桩优于深层搅拌桩, 从室内试验、载荷试验、桩身芯样试验等结果来看, 粉喷桩桩身强度明显高于深层搅拌桩, 具有较好的加固效果。 (3) 根据室内水泥土试验和现场试验综合分析。 (4) 施工工艺, 粉喷桩宜采用二次喷浆四次搅拌 (复搅) , 深层搅拌桩宜采用桩身采用二次喷浆四次搅拌 (复搅) , 上面8m采用三次喷浆六次搅拌。为保证水泥与土充分搅拌, 应控制提升速度和搅拌头搅拌速度, 粉喷桩宜保证搅拌头搅拌一周时提升高度不超过16mm, 深搅桩提升速度控制在0.5m/rain以下。此外粉喷桩施工中应采用增加输灰罐压力和放慢搅拌头提升速度的方法来保证全桩体喷粉的均匀性。
5 结语
通过对本厂区淤泥质土全方位的勘探、测试及试验提出了本淤泥质土岩土工程设计所需的各种参数, 从原位测试、综合试桩和复合地基试验成果来看, 对于淤泥质土的岩土参数提出时, 应注意多种手段相结合, 在地基加固试验方案设计实施中针对淤泥质土的特性, 应注意成孔、挤土效应等方面, 为基础设计提供可靠的依据。
参考文献
[1]李俊雄, 孙光明, 魏民.重庆市李子坝滑坡特征及稳定性分析[J].四川建筑科学研究, 1990 (2) .
[2]刘万兴, 胡旭明.粘弹性动态增量反演分析在软土隧道注浆加固顶升中的应用[J].四川建筑科学研究, 2001 (4) .
公路工程特性 篇2
湖南高速公路红粘土工程特性及问题与对策探讨
依据湖南省多条高速公路1 200多km勘察设计中所获红粘土563个试样资料的整理分析,总结归纳了湖南省红粘土的工程特性;建立了湖南省高速公路红粘土分区图;给出了相应的处治对策,提出了公路建设中红粘土工作今后的发展方向.
作 者：朱天璋 黄向京 ZHU Tianzhang HUANG Xiangjing 作者单位：湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008刊 名：公路工程 ISTIC英文刊名：HIGHWAY ENGINEERING年，卷(期)：200833(5)分类号：P642.13关键词：湖南红粘土 工程特性 路基 边坡 填料 防治措施
试论战国时期水利工程的时代特性 篇3
关键词：战国时期；水利工程；时代特性
中图分类号：K232 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）14-0235-02
战国时期，铁器的坚威带来了社会生产力的跃进，在对自然的进一步改造中，人类对水的利弊功能有了更深入的认识。日益激烈的战争形势下，各国都注重充分利用自然资源，增强竞争实力，兴水利、除水害成为治国的重要课题。伴随铁工具的推广和水利技术的进步，各国掀起了水利建设的热潮，水利工程被广泛地运用于防洪、运输、灌溉甚至军事攻伐。时代特有的社会背景、自然条件、科技和思想发展水平，使战国时期的水利工程具有了鲜明的时代特性。
一、水利工程的军事运用
战国时期，各国“壅防百川”[1]1692，堤防建设十分普遍。兼并纷争的时代背景使当时的堤防工程“起于治水，但亦用于防御或进攻，具有双重功能。”[2]
战国初期，各国已广筑堤防，既增加了河道泄洪能力，显著提升了防洪标准，又在一定程度上与水争地，利用洪泛淤肥的河堤耕田生产，广收其利。伴随攻伐形势的日益激烈，各国又将大河堤防连接扩建，形成了大规模的内地长城。秦国多次“堑河旁”、“堑洛”；楚国将“连堤”与山脉相接进而向东扩建为“方城”；齐国将防门堤防东扩，形成“长城矩防”；赵国连接漳水、滏水堤防，扩建为赵国南部长城；燕国亦扩建易水堤防，称“易水长城”。堤防由水利工程变成了防御工程。同时，决堤放水也成为一种以逸待劳的佐攻手段，频频出阵。公元前 358 年，楚国伐韩，水荡长垣外围地区。公元前 225 年，秦将王贲决河沟，水灌魏都大梁。赵国更曾多次决堤黄河水湮杀敌军，讨伐敌国。可见，“筑堤防可以束水利己，决堤防则‘以邻国为壑，堤防由原来的水利工程变为军事工程，被运用到战争。”[2]
除借敌方近水的有利条件破堤灌敌，日臻成熟的筑坝开渠技术也与堤防技术结合起来，用于打击距水源地较远的敌人。公元前455年，智伯帅韩、魏、知三家联军围攻晋阳，久攻不下，乃“引汾水灌其城”。当时用于灌城的汾水（即晋水）量小势弱冲击力不足，智伯便在晋水上游设“防”，蓄水积势，又在晋阳城四周筑起几近城高的围堤，之后开沟渠将蓄积的大水引入预建的围堤内，造成“城不没者三版”[3]174-175， 灌城的大水几乎和城墙一样高。城内如同泽国，百姓“悬釜而炊，易子而食”，异常凄惨。公元前279年，秦将白起攻楚，也曾水灌鄢城。据《水经·沔水注》载，白起利用夷水出楚西山长谷而东南流的有利水势，在鄢城西边百里处筑堤壅水蓄势，又借地势之利开长渠直达鄢城，而后破堤放水灌城，“水从城西灌城东，入注为渊”“百姓随水流死于城东者数十万”，浮尸随水流至城东，以至整个城东地区腐臭弥漫。由于不血兵刃即可夺人城池，类似的水攻战例在战国时期多有发生。水利工程在军事上的普遍应用使 “取水利” 在战国时期涵盖了一层特殊的含义，即在军事攻伐中，以工程手段制造人为水害，以水代兵，害敌自利。
二、中原水路交通线的一体化
我国河流多为东西走向，战国以前，水路运输仍限于自然河道范围内，南北交通极为不便。春秋末年，各国已开始兴建运河工程沟通天然水道，“于楚，西方则通渠汉水、云梦之野；东方则通沟江、淮之间；于吴，则通渠三江、五湖；于齐则通淄、济之间”[4]1407，但这些工程普遍规模较小，且多散处偏僻的南方。虽然吴国在争霸中先后开凿了沟通江淮的邗沟和联结济泗的菏水，初步连通了长江黄河两大水系，但也只是沟通了中原东部的江河水道，并未根本上打通中原水路网络。
直到战国中期，魏惠王迁都大梁后，才开始兴修黄淮间的水运工程。为了方便与宋、郑、陈、蔡等属国的联系，加强对中原地区的控制，从魏惠王十年至三十一年（公元前360年至前339年），魏国陆续引黄河水入圃田泽通至大梁，又自荥阳北开渠，修建了经大梁向东折而南下注入颍水的鸿沟主干，并在行渠路线上与淮、泗以北的丹水，睢水，涡水等天然河道相连通，充分利用黄淮平原东南偏低的地势，形成了以鸿沟为南北枢纽，江淮两河为东西骨干，众多天然河泽为分支 “通宋、郑、陈、蔡、曹、卫，与济、汝、淮、泗会”[4]1407的完整水路交通网。在外延上又将过去诸国各自开凿的沟渠水道联系在一起，纳入整个鸿沟航道体系，使各地散处的水路交通线连结为一体，形成一个贯通南北，遍及各地的一体化水运网络。此后，从鸿沟沿济水北上，东经淄济运河可通齐都临淄，西经河、洛可远抵洛阳，北入濮水可达卫国濮阳；自鸿沟南下入淮水，通过巢肥运河、邗沟可达长江；又经堰渎、胥浦、百尺渎和古江南河，东南可抵太湖、东海及钱塘江。
航路的体系化不仅沟通了几大动脉水系，畅通了南北交通，也改善了沿岸农业条件、促进了工商业的兴盛，沿运道形成了定陶，濮阳等众多繁荣的商业大都会，推动了经济的进一步繁荣，为不久将来的统一时代奠定了物质基础。同时，一体化的水路交通网络将南北两大流域及周边区域更加紧密的联系在一起，促进了各地区思想文化的交流，也加速了各民族间的沟通、交往与融合。史念海先生甚至认为鸿沟水系的建成促使了当时人们追求国家统一思想观念的滋生，荀子提出的“四海之内若一家”的主张，就是其集中的体现[3]241。
三、农田水利工程的淤灌造田性质
历史时期的生态变迁造成的湿地退化和暖湿气候导致的洪涝渍地，使战国时期北方地区多有湖沼群布、盐卤丛生的荒芜景象。决定了此时农田水利建设的基本任务在于改造水源地附近的大片盐碱地和低洼湿地，改善灌区农业条件，拓展耕地面积，形成了引浑淤灌的农田水利模式。
魏国的漳水渠是我国最早的大型灌溉渠系，是引漳河浑水溉邺地贫田的淤灌工程。《吕氏春秋·先识览·乐成》载：“魏之行田也以百亩，邺独二百亩，是田恶也”，加之邺地常有水患，形成了大片低洼盐碱地。普遍存在的贫田、恶田严重制约了农业发展。为了改良土壤，扩充耕地，时人“凿十二渠，引河水灌民田”[4]3213，利用富含泥沙的漳河水放淤荒碱地，壅土肥田，“使民大得其利”相互传唱民歌赞颂其引浑效益：“决漳水，灌邺旁，终古斥卤，生之稻粱。”[5]1000可见引漳工程的修建大大改善了邺地的地区面貌，使“终古斥卤”的不毛之地“生之稻梁”，变成了“亩收一钟”的“膏腴”肥壤。
战国末期秦国修建的郑国渠也具有淤土造田的性质。郑国渠位于关中平原北部，渠系西起泾水瓠口（今陕西泾阳县西北）东行注入洛水，长三百余里，是先秦时期规模最大的水利工程。渠成后，“关中为沃野，无凶年，秦以富强，卒并诸侯。”[4]1408关中地区成为了秦国统一大业的富足粮仓。
但是，据《周礼·职方氏》载，当时关中地区所在的雍州“其谷宜黍，稷”，即当时关中普遍种植的是小米，黄米一类耐干旱、耗水量小的农作物。而战国时期恰处在我国气候学史上的温暖期，暖湿的气候带来丰富的降水，山川积雪融化也使地表水大幅增加。所以，当时关中农业面临的主要问题应该并不是干旱缺水。且郑国渠所灌溉的渭北地区为远古湖泽遗存处，多是杂草丛生的沮洳地（沼泽地）和大片带有卤性的重盐碱地，并非垦殖之田。所以，郑国渠引泾水溉田的目的并不是解决农田缺水问题，而在于“注填阏之水，溉泽卤之地”[4]1408。即引泥沙含量高富含有机质的泾水，灌洗低洼沼泽、盐碱地区，以冲走盐碱，淤高地面，降低地下水位，从而改良土壤，扩充耕地，使关中地区得到进一步开发。
四、综合性系统水利工程的兴建
战国时期的都江堰工程是我国最早的综合性系统水利工程。该工程由秦郡守李冰主持兴建，至今仍发挥着巨大的工程效益。据《史记·河渠书》和《华阳国志·蜀志》记载，战国时期的都江堰已经是一个兼具防洪、行舟、漂木、灌溉等功能的综合性水利工程。
都江堰工程的主体部分是渠首的分水堤、滚水坝和引水口三大工程。鱼嘴分水堤将岷江一分为二，外江泄洪，内江行舟、灌溉。其位置巧妙利用了岷江河床形态在不同水位下造成的主流摆动，使内江始终保持适当的过水量，保障灌区无水旱之虞。滚水坝名飞沙堰，位于内江右侧接近宝瓶口处，借助天然河道弯曲形成的弯道环流，可以自动排沙清淤，防止引水口和河道的淤塞，保证了引水的畅通。引水口位于玉垒山和离碓之间，形状狭似瓶颈，被称为“宝瓶口”，其作用类似于“节制闸”，自动控制内江进入平原的水量，并促使多余水量通过飞沙堰排入外江，保护内江灌区安全。因其取址平原冲积扇顶端，使内江可以借助成都平原的倾斜地势，自流至整个灌区，最大限度地发挥灌溉效益。
可见都江堰工程不仅各主体部分在功能与布局上相辅相成，联合运行，形成结构合理的良性系统，实现了防洪、运输、灌溉等多重功能。更充分利用地形水势解决了自动控水排沙，自流引水这些复杂的问题，以系统的思维和方法，融人工堤堰与自然环境于一体，并以此为源源不竭的动力，得以在两千多年间长存不废。
这种系统工程思想也体现在郑国渠的工程设计上。首先，适应引浑需要，设置了两条引水渠，既便于清淤，又可以加大引水量。其次，干渠布址于渭北平原二级阶地的最高线，其下得以广开大小支渠，最大限度地发挥自流灌溉效益。第三，行渠路线与天然溪谷巧妙交接，沿途广泛吸纳冶峪河、清峪河、浊峪河、石川河等自然川泽补充水源，使长途输水和支渠供水得到保证。这些科学的渠系设计，使郑国渠的兴建不仅开发了关中农业，也大大改善了渭北地区生态环境，产生了巨大的经济效益和生态效益。
五、结语
总之，战国时期的水利建设热潮，是顺应当时生产与社会发展的要求和军事征伐的需要而产生的，是生态环境和时代背景的综合产物。虽然当时大多数工程的建设都有其深刻的政治军事动因，却在客观上促进了生产的发展和工商业的繁荣，加强了南北经济文化交流和民族间的沟通融合，从诸多方面为统一时代的到来奠定了基础。同时，水资源和技术在这一时期也被利用成为极具破坏力的军事手段。以水代兵的人为水害频频发生，使得战国时期的水利工程具有“兴水利”和“用水害”的双重性，这种双重性是由当时各国割据一方，各自为政的社会背景和连年征战的时代特性所决定的。
参考文献：
[1]班固.汉书[M].北京：中华书局，1962.
[2]崔向东.论春秋战国时期的水攻[J].北京大学学报：哲学社会科学版，2012，（5）.
[3]陈桥驿.水经注校证[M].北京：中华书局，2007.
[4]司马迁.史记[M].北京：中华书局，1959.
宁波海相软土工程特性研究 篇4
我国东南沿海地区广泛分布着深厚的第四纪泻湖相、滨海相等海相沉积软土层,主要为淤泥和淤泥质土,这类土往往具有高含水量、高孔隙比、低强度、高压缩性,并常具有触变性、结构性等特性。由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史、温度、湿度环境不同,沿海各区的海相软土具有各自较为特殊的工程特性,区域性明显。随着沿海经济发达城市基础建设的快速发展,大量与软土有关的工程问题的处理需要对各区域的海相软土进行深入系统的研究。目前,国内对一些地区如上海、天津、连云港、温州、广州、福州、湛江等地的软土进行了广泛而深入的研究,取得了较多研究成果[1~9],但对宁波地区海相软土的工程性状的相关研究仍然比较缺乏。由于地质成因不同,宁波软土具有与其他海相软土不同的特性[10,11]。为此,本文通过总结宁波地区工程地质资料和收集的120项软土地基工程勘察报告资料,系统研究了该区软土的地质成因和工程特性,并与国内典型沿海地区软土进行了对比。通过选取宁波地区典型软土,基于室内试验,分析研究了含水量、干密度、围压、应力路径、排水条件及剪切速率等因素对应力应变曲线的影响,以揭示宁波软土特性,指导该区今后的工程建设。
1 宁波海相软土地质成因
宁波位于杭州湾口南侧,宁-奉平原中部,西与四明山麓相连,三面环山,北面临海,兼有山、海、平原之利。宁波有漫长的海岸线,港湾曲折,岛屿星罗棋布。全市海岸线总长为1562 km,占浙江全省海岸线的三分之一,宁波境内有两湾一港,即三门湾、杭州湾、象山港。
在漫长复杂的地质历史中,宁波地区经历了不同的地质时期的构造运动,自下而上形成了由古老基底、火山岩盖房和松散堆积物表面组成的地壳中上部,以及宁波-庆元北东向大断裂、镇海-温州北东向大断裂、余姚-五乡北西向隐伏断层和昌化-普陀东西向断层组成的断裂系统。自第四纪中期开始,在多次海陆变迁历史中,堆积了一套由陆相到海陆交互相的松散沉积物,在市区厚约90~100 m,构成海陆交错及海积粘性土超复沉积模式。
根据宁波市工程地质图(1),区内土可划分为11个工程地质单元,其中影响该地区建筑物沉降变形的主要软土压缩层有两组:第一软土组由全新统海积淤泥质土组成,厚度大,天然含水量大,呈流塑状态,压缩性高,埋深2~20m;第二软土组为上更新统海积层,呈软-流塑状态,压缩性中高,埋深28~45m。宁波软土主要是淤泥质粉质粘土与淤泥质粘土,由于粘粒多,且含有机质,结合水膜较厚,颗粒间联结力弱,流动特性明显,因此渗透性小,固结慢,为本区浅部软土层,是影响建筑物沉降变形的主要层位。
2 宁波海相软土工程特性
2.1 颗粒级配及矿物成分特点
颗粒级配和矿物成分是决定软土特性的因素之一,也是鉴别区域土质特征的重要标志。表1给出了宁波软土和国内其他典型软土的颗粒级配和矿物成分统计情况。
从表1可以看出,各地区软土的粘粒和粉粒占80%~90%以上,由地域特点来看,南方沿海城市软土所含粘土含量普遍比北方要高,土颗粒吸附结合水的能力更强,体现在物理力学指标上,则塑性指数更高、渗透系数更低。宁波软土颗粒组成与上海软土最为接近。在矿物组成方面,同其他大部分软土一样,粘土矿物以伊利石为主。
由于以往未对宁波软土土性指标统计分析,为此本文收集了120个分布于宁波市区的软土工程勘察报告,这些工程场地地貌类型绝大多数为滨海相淤积平原。根据120个工程的8738个土样试验结果,对该区普遍存在的典型软土——淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土的物理力学性质指标进行了概率统计分析,并得出了这两类典型软土的土性指标见表2。
2.2 基本物理力学性质特点
根据表2可以看出,宁波软土具有以下典型特征:天然含水量高(34%~58%),土体几乎完全饱和(饱和度均大于94%),w>wL,IL>1,呈流塑状态,塑性指数Ip高达24,压缩系数均值为0.76,压缩模量均值为2.87MPa,属于高压缩性软土;抗剪强度低,黏聚力c和内摩擦角φ离散性较大;渗透性小,垂直方向渗透系数均值为2.12×10-7cm/s,水平向渗透系数均值为3.94×10-7cm/s,水平向渗透系数大于垂直方向渗透系数。与其他地区软土相比[1~10],宁波软土与国内外软土具有异同性。相同点是软土普遍具有天然含水量高、压缩性大、强度低、渗透性差等特点,不同之处在于宁波软土的抗剪强度指标变化范围大,这一点与温州软土具有相似性,另外,宁波软土工程地质性质往往劣于北部的天津、上海软土,而优于南部的温州、湛江、广州软土。从地域分布总体来看,我国软土工程性质大致呈“北强南弱,依次变化”的总趋势。
2.3 微观结构及结构性特点
软土往往具有结构性,由于成因、赋存环境以及土中矿物成分不同,土的微观结构和结构性也就存在着差异,表3给出了宁波软土和国内其他典型软土的微观结构和结构性情况。
从表3可以看出,沿海地区软土微观结构绝大多数呈絮凝状特征,这类结构的显著特点是具有细胞孔隙性、黏聚性和弹性。宁波软土具有典型的海绵结构和层理结构,这主要是由于宁波的地理位置(东海之滨,杭州湾南岸,甬江、姚江和奉化江三江交汇口)和软土地质成因(自第四纪中期开始,在多次海陆变迁历史中,堆积的一套由陆相到海陆交互相的松散沉积物,成因有海积、冲海积、滨海沼泽相沉积)所决定的。土层分布在垂向上分选性明显。
从灵敏度方面看,宁波软土为3~5,中等灵敏度,属灵敏性土。另据研究[11],宁波软土严重受扰动后强度可降低70%~80%,因此,施工过程中应尽量避免扰动,另外,宁波软土的应力、应变状态,还具有随时间而变化的性质,即流变性,经长期变形破坏的土体,其抗剪强度仅为一般抗剪强度的40%~50%。
为了进一步明确宁波软土的结构性强弱,选取宁波地区的典型软土,进行了原状土与重塑土的对比试验。试验土样为淤泥质粉质粘土,试验方式为室内固结不排水试验。图1~2给出了部分对比结果,为便于对比,剪切速率等试验条件相同。图1表明,原状土与重塑土的固结压缩曲线存在明显的差异。原状土曲线上有明显的拐点,而重塑土曲线基本为一条直线。相同压力下,原状土的孔隙比大于重塑土,这是因为原状土具有结构强度。它是由土固体颗粒的特定排列以及相互接触处由于孔隙水中析出的沉淀物引起的胶结作用等产生的附加强度。原状土与重塑土压缩曲线所夹面积的大小反映了土结构性的强弱。图2表明,二者强度包络线明显不同,原状土为多折线,曲线斜率随围压增大而减小;饱和重塑土的强度包络线则近似可认为一条通过原点的直线,受围压影响较小,两者差异对比反映原状土结构强度影响的存在。
3 宁波海相软土应力应变关系影响因素试验分析
试验土样取自某工程堆载预压试验现场,为淤泥质粉质粘土。为便于对比分析,试验中其它试验条件都相同。整个试验过程严格按照《土工试验方法标准》[14]进行。
3.1 含水量
采用重塑土进行试验,试验对比条件都相同:ρd=1.422g/cm3,σ3=150k Pa,剪切速率V=0.8mm/min,试验结果见图3。从图3可以看出,含水量的变化不改变重塑土应变硬化的趋势,但含水量增加,土的初始弹性模量逐渐减小。相同偏应力作用下,含水量高的土轴向应变大,其屈服应力随含水量增加而降低。
3.2 干密度
在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。干密度对应力应变曲线的影响见图4。试验对比条件为:σ3=300k Pa,其余条件同上。由图4可以看出,干密度的变化不改变其应力应变曲线应变硬化特征,但影响土的屈服应力。εa≤2.0%时不同干密度的曲线基本重合,此后随着轴向应变的增加,其应力峰值随干密度增大而增大。ρd增量为0.217 g/cm3时,σf增加幅度达34.4%。
3.3 围压
围压对原状土、重塑土应力应变曲线的性状影响见图5、6示。由图可以看出,原状土的应力—应变曲线在低围压下呈应变软化,随着围压的增大,曲线趋近于应变硬化;而对于重塑土,无论围压多大,其应力应变曲线都呈应变硬化。此外,两类土的应力峰值都随围压增大而增大,对于原状土,围压越大,其应力峰值所对应的轴向应变也越大;而重塑土则没有这种特征,主应力差随着轴向应变一直递增。
3.4 应力路径
由于有效应力路径与加荷条件、排水条件、固结情况等因素有关,而总应力路径仅与加荷条件有关,因此为便于只考虑应力路径对应力应变关系的影响,本文以总应力路径形式来分析,其总应力路径及应力应变曲线比较分别见图7、图8。试验条件为:ρd=1.153g/cm3,剪切速率V=0.073mm/min。
根据图7、图8,应力路径对应力应变曲线产生的显著影响分析如下:OAC路径产生的轴向应变最大,OAD次之,OAB最小。这是由于OAC路径为等p压缩,剪切时σ1增加,σ3减小,应力比σ1/σ3最大,其更接近于破坏线Kf,因此在相同的偏应力q作用下产生的轴向应变εa最大;OAD路径中,剪切时σ1不变,σ3减小,应力比σ1/σ3较大,在q作用下产生的轴向应变εa次于OAC路径;而在OAB路径中,σ3不变,σ1增加,相比于其它两条路径,其轴向应变εa最小,屈服强度却是最大。
3.5 排水条件
在实际工程中,由于工期和经费等原因,土的有效强度指标通过σ′—τ关系曲线求取,很少做固结排水试验(CD)。本文探讨了排水条件对应力应变关系的影响,如图9所示。每组CD、CU对比试验的其它条件都相同。由图9可以看出,排水与否也会影响土的屈服应力。含水量和干密度等物理指标相同的条件下,围压增大,排水条件下与不排水条件下土的屈服应力差值也随着增大。当围压为100 k Pa时,排水条件下,土的屈服应力比不排水条件下提高6.8%,而围压150 k Pa时提高9.9%,围压200 k Pa时提高16.9%。同时也说明围压增大使土体更趋于紧密而提高了其屈服应力。
3.6 剪切速率
实际工程中,施工速度的快慢也会影响软土地基固结程度与屈服应力增长。为此通过改变剪切速率来反映施工速率对应力应变曲线性状的影响,试验结果如图10所示。试验条件对比:重塑土,CD试验,含水量和干密度相同。试验曲线表明,屈服应力随着剪切速率的降低而提高,但增加幅度比较小。分析原因:CD试验剪切过程中,剪切速率越慢,产生的超静孔压消散越充分,土体固结程度相应提高,因此其屈服应力也随着增加。此外,围压增大,剪切速率改变相同时土的屈服应力增量也增大:围压为100 k Pa时提高6.8%,200 k Pa时提高9.6%。
4 结论
(1)宁波海相软土厚度大,主要为淤泥质粉质粘土与淤泥质粘土。大量工程的土性参数统计分析表明,宁波软土具有以下典型特征:天然含水量高,土体几乎完全饱和,呈流塑状态,压缩系数均值大于0.7,为高压缩性软土。抗剪强度低,黏聚力c和内摩擦角φ离散性较大;渗透性小,水平向渗透系数大于垂直方向渗透系数,具有典型的海绵结构和层理结构,流动特性显著。
(2)宁波海相软土与其他沿海地区软土在颗粒级配、矿物成分、微观结构、土性指标方面均具有异同点。宁波软土为灵敏性土,地基土经扰动后其强度明显降低,严重扰动后,地基土强度一般可降低70%~80%左右。根据宁波典型原状土样和重塑土样的试验对比表明,宁波软土的结构性明显,因此,在宁波地区软土本构模型研究中应考虑结构性和流变性的影响。
(3)试验表明,含水量、干密度和围压对宁波海相软土的影响比较显著。含水量增加、干密度减小都可大大降低土的屈服应力,围压增加不仅可提高原状土与重塑土的屈服应力,而且可改变原状土应力应变曲线性状,从低压时的应变软化逐渐转至应变硬化;重塑土则一直呈应变硬化趋势。排水条件影响土的屈服应力大小,围压增大,排水条件下与不排水条件下土的屈服应力差值也随之增大。剪切速率降低会提高软土的屈服应力,但增加幅度不大。在相同偏应力作用下,应力路径不同引起的轴向应变差异较大,但不影响应力应变曲线应变硬化趋势。
摘要：根据宁波地区120余项实际工程的勘察资料,从地质成因、颗粒级配、矿物成分、土性指标、微观结构及结构性等方面系统分析了宁波海相软土的工程特性,并与我国沿海典型软土进行了比较。选取宁波地区典型软土,通过室内试验,从内因和外因两方面分析研究了含水量、干密度、围压、应力路径、排水条件以及剪切速率等因素对应力应变曲线的影响。宁波海相软土工程特性研究对该区今后的工程建设具有实际意义。
公路工程特性 篇5
关键词：小型工程机械；液压回转系统；动态特性
引言
对小型工程机械而言，液压系统的回转系统对于其完成的各项功能动作来说至关重要，液压回转系统既要满足回转机构的平稳回转来达到稳定的停止，又要保证液压回转机构的快速回转运动以提高生产效率，就必须要有效的优化液压回转系统的动态特性。
1小型工程机械的发展概况
早在十八世纪，随着工业革命的到来，城市以及城市工业的迅猛发展，需要大量的劳动力，但是人力已经远远不能供得上工业的需求，所以这就促进了以拖拉机、伐木机、推土机、收割机等为代表的工程机械的快速发展。纵观工程机械的发展历程，先后经历了动力技术革命、传动技术革命、控制技术革命等几个阶段。工程机械发展到现在在动力方面已经渐趋成熟，而在传动和控制方面还有很大的发展空间。液压传动是上世纪50年代才出现的一种新型传动技术，由于液压具有功率密度高、结构简单、传动形式多样、占用空间小等特点。因此液压技术作为机械传动的一种方式，已成功应用到了工程机械的各个方面，随着控制技术革命以及液压技术向高压、快速、小轻型方面发展，液压技术和控制技术紧密结合，进一步提升了自动化及节省劳动力的作用，因而液压机械在工程机械方面被广泛的应用；从另一个角度讲，工程机械找到了良好的传动方式也为工程机械的发展提供了动力，其间出现了形形色色的小型工程机械。
2.工程机械的液压回转系统的运动学分析
2.1液压回转系统的组成
液压回转系统主要由双联定量齿轮泵、三位四通换向阀、双作用单活塞杆油缸组成，辅助元件有溢流阀、转向优先阀、散热器等。该系统为开式定量系统，液压泵为定量齿轮泵，转向阀为三位四通换向阀，通过操纵回转换向阀的操纵杆来改变液压油的流向，即实现左右回转的换向。
2.2液压回系统的数学模型
在此处以挖掘机的液压回转系统为例具体讲述液压回转系统的数学模型。反铲挖掘装置从中间位置回转到终点位置，右侧油缸的运动方向是不一致的，而左侧的油缸运动方向是一致的，首先液压油经过管路进入右侧油缸的大腔内（也就是无杆腔）和左侧油缸的小腔（有杆腔），左右油缸都产生动力力矩，推动回转座旋转，可以称为主动油缸，当右侧油缸的活塞伸长到最大值时过此位置继续向左旋转，右侧油缸的活塞开始往回收缩，有侧油缸开始产生阻力矩，而左侧油缸产生主动力矩，该主动力矩大于阻力力矩，使回转系统继续向左回转，直至达到左侧极限位置，通常我们将右侧油缸活塞的最大伸长位置称为拐点。
当反铲装置从左极限位置向优极限位置回转时，与上述过程恰好相反，同样过拐点时左右油缸的活塞运动方向相反。
2.3液压回转系统的动态分析
液压回转系统整体可以分为1复合动力源2功率传递和控制3执行元件4阀类等几部分组成。以下根据这几部分逐个分析。
2.3.1复合动力源
工程机械在工作过程中，发动机的油门是通过手动油门控制的，油门调定后发动机的转速是不变的，也就是液压泵的转速是不变的，泵的排量也是不变的，忽略泵的泄漏以及其它损失，认为泵的输出量是一定。
2.3.2执行构件
执行构件主要是左右双作用液压油缸，左右液压油缸内不是完全对称得，机构也是对称得，左右对称结构的动态特性是完全相同的，因此可以将模型简化，只研究一个液压缸，油缸密封环与缸筒和活塞杆的机械摩擦忽略不计。
2.3.3阀类
阀类在液压系统种仅当成一个阻尼型能量损耗，阀的泄漏忽略不计。同时，功率传递和控制元件在液压系统的动态特性中起着重要的控制地位。
2.4改善液压回转系统的动态特性
采用实验的方法来探索改善的方法，以下是两个具体的实验。
2.4.1研究挖掘装载机械的挖掘装置液压回转系统运动至左右极限位置时减速停车，回转油缸内的缓冲减速压力动态特性。
当液压缸驱动着大质量的机构快速运动时，因为动量大的因素，在活塞行程末端会与缸底发生剧烈的碰撞，影响工作的精度，更甚者损坏液压系统，为此我们在液压缸内部安装了缓冲装置，但是对于回转系统的缓冲装置能否起到缓和或防止这种撞击损害的作用，对液压系统进行取点测试验证。
液压回转系统主要由双联定量齿轮泵、三位四通的电磁换向阀、油缸组成，当挖掘回转装置起步或运动到极限位置时改变液阻，使挖掘装置完成漫步起速、稳速回转、极限位置减速停车等稳态运动过程，在回转挖掘与左右回转油缸相接的回油口上跨接传感器采集得数据可以动态的纪录在计算机中。
2.4.2变频调速技术应用在液压控制中
变频液压系统通常由变频器控制普通电动机，再由电动机带动液压泵及其构成液压系统的其它元件。在变频液压控制系统中，因为通过控制加入电压的频率来达到调速的目的，因而电机输出不同的转速，液压泵输出不同的流量，由此可见，液压泵的流量是随电压的频率的改变而改变的，所以其转差损失始终很小，电机具有很高的效率，这在较低的转速情况下，明显的优点是可以用廉价的定量泵取代昂贵的变量泵，而且可以简化液压系统，易于实现适量控制和计算机控制。
结语
通过研究得出了小型工程机械的液压回转系统的德动态特性研究理论，以及合理的应用液压元件对液压系统整体性能的提高提出了几条方法，可以为我国小型工程机械的发展提供一点参考，为我国工程机械更好更快的发展提供一点建议。同时，在今后的工作过程中，还应加强对于小型工程机械液压回转系统动态特性的研究，以为小型工程机械的生产与应用拓展广阔的发展空间。
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杭州城西软土工程特性分析 篇6
杭州位于长江三角洲钱塘江入海口附近, 由于历史上的三次“海侵”及海退后形成的泻湖, 杭州市区域普遍存在厚层滨海性淤泥质土及湖沼相淤泥质土。滨海相淤泥质土主要为淤泥质粉质粘土夹粉土薄层或淤泥质粘土夹粉土薄层, 主要分布在城东及城南, 埋深约为15 m~20 m, 厚度约10 m~20 m。湖沼相淤泥质土主要为淤泥或淤泥质粘土, 主要分布于城西, 埋深约为2 m~5 m, 厚度约为5 m~20 m。随着城市发展及土地资源的减少, 大量建筑设置地下室来扩展单体建筑空间, 大量市政道路的建设来扩展城市发展空间。因杭州城西软土普遍埋深浅、厚度大, 其上部土层基本仅仅由填土及1层约1 m厚的粘性土“硬壳层”构成, 整体工程性质较差, 且分布不均匀, 故城西软土工程性质对该区域建筑地下室基坑开挖施工及道路路基建设影响较大。本文根据大量杭州城西工程勘察数据统计分析, 综合分析杭州城西软土层的物理力学性质, 并对其工程特性进行归纳分析。
2 城西软土物理力学性质
本文对城西大范围软土样本进行了选取以及分析, 主要选取的区域为文一路沿线、古墩路沿线、西溪湿地、三墩、仓前以及五常, 选取样本区域基本覆盖整个城西区域, 总共选取样本数为788个。
2.1 杭州城西软土的物理性质
根据对收集的样本资料进行统计分析, 杭州城西软土物理性质统计成果详见表1。
根据表1所列统计数据, 可以分析出该区域软土具有以下特点:
1) 含水量高。
区域软土含水量变化在30.6%~66.2%之间, 平均值为44.7%, 符合JTG D30-2004公路路基设计规范软土鉴别规定, W≥35%的粘性土为软土地基。塑性指数变化在10.2~28.9之间, 平均值为17.8, 液性指数变化在0.90~2.62之间, 平均值为1.31。可见城西软土主要为淤泥质粘土, 呈流塑状。
如图1所示杭州城西软土含水量与深度关系图, 城西软土含水量有随深度增加而减少的趋势, 从图上看6 m以内软土含水量较大, 散点主要分布在50%~60%之间, 6 m以下散点主要集中分布在40%~50%之间。如图2所示杭州城西软土塑性指数与深度关系图, 6 m以内软土基本以淤泥质粘土为主, 局部为淤泥, 6 m以下以淤泥质粉质粘土为主。通过图1, 图2分析可知杭州城西软土竖向具有一定差异性, 浅部含水量更大, 且主要为淤泥质粘土及淤泥。
2) 天然密度小、孔隙比大。
根据表1所示天然密度变化范围在1.58 g/cm3~1.90 g/cm3之间, 平均值为1.75 g/cm3, 孔隙比变化范围在0.882~1.882之间, 平均值为1.255。从图3看出:杭州城西软土孔隙比整体集中分布在1.0~1.5之间, 由于孔隙比较大, 对土体沉降影响较大。
3) 渗透性低。
竖向和水平渗透系数变化范围分别为4.40E-08~3.40E-06 cm/s和4.30E-08~2.30E-05 cm/s, 平均值分别为2.58E-07 cm/s和6.54E-06 cm/s, 从数值上分析可知, 城西软土渗透性较差, 水平渗透性比竖向渗透性稍好。
2.2 杭州城西软土的力学性质
根据对收集的样本资料进行统计分析, 杭州城西软土力学性质统计成果详见表2。
由表2统计结果可分析出杭州城西软土力学性质具有以下特点:
1) 高压缩性。
根据表2所示压缩系数a0.1-0.2变化范围在0.28 MPa-1~1.79 MPa-1之间, 平均值为0.89 MPa-1, 压缩模量E0.1-0.2变化范围在1.49 MPa~6.83 MPa之间, 平均值为2.68 MPa, 属于高压缩性土。压缩系数随含水量增大而增加。典型e—P曲线图见图4。
2) 强度低。
由表2统计值知, 快剪粘聚力Cq统计均值为10.9 k Pa, 摩擦角q统计均值为13.0°, 而三轴不固结不排水试验粘聚力Cuu统计均值为9.3 k Pa, 摩擦角uu统计均值为0.58°, 对比可发现两种试验的粘聚力值相似, 而摩擦角相差甚大, 根据土力学理论淤泥质土摩擦角理论值为0°, 故工程设计过程中摩擦角取用uu值更为合理。
3) 灵敏度高。
无侧限抗压强度原状土qu介于16.7 k Pa~71.1 k Pa之间, 统计均值为26.7 k Pa, 重塑土q'u介于3.3 k Pa~10.1 k Pa之间, 统计均值为5.5 k Pa, 灵敏度St均值为5.28, 属于高灵敏度土。
3 城西软土工程特性
根据前文综合分析杭州城西软土的物理力学特性及其分布特点, 可以确定该区域软土具有以下工程特性:
1) 承载力低。
城西软土总体上浅部抗剪强度更低, 浅部软土承载力特征值约为50 k Pa~70 k Pa。由于城西软土总体埋深较浅, 且其不能提供较高的承载力, 该区域建筑物一般不可采用天然地基。该区域建筑物普遍需采用桩基础或采用地基处理加固。
2) 变形大。
根据前文城西软土压缩系数高, 属于高压缩性土, 当建 (构) 筑物以该层表层部分换填后作为基础持力层或以表层“硬壳层”作为基础持力层时, 建 (构) 筑物沉降较大。同时由于固结系数Cv及CH都较低, 渗透系数K也较低, 该层软土的排水固结时间较长, 地基稳定性差。
3) 蠕变性及触变性。
城西软土属于高灵敏度土, 受到振动载荷后, 容易出现土体结构强度急剧降低, 容易出现土体侧向滑动或土体隆起等不良现象。
4 城西软土工程危害及处理方式
纵观城西软土的分布规律, 城西软土埋深较浅, 且地表以下6 m以内软土主要为淤泥质粘土或淤泥, 在工程建设过程中, 此种浅埋软土对基坑开挖、市政道路基础及预应力管桩施工均有较大影响。
随着城市发展, 区域内的基坑开挖深度越来越深, 基坑围护的稳定性极其重要。由于城西软土强度低, 变形大, 整个围护体系侧向变形较大。五常某工地为1层地下室, 开挖深度约5 m, 软土厚度约20 m, 采用13 m长工法桩围护, 未采用支撑体系, 当开挖至基底时, 支护体系侧向变形较大, 坑内预制桩桩顶偏移最大达到1.5 m左右。经分析主要有两个原因引起:1) 未采用支撑体系, 围护桩桩身侧向位移大, 坑内为深厚软土且抗剪强度低, 围护桩侧向挤压, 造成基底下软土挤压工程桩偏移;2) 由于坑边为工程车车道, 工程车经过振动土体, 造成高灵敏度软土的触变蠕动, 进一步加剧侧向挤压程度, 最终导致工程桩大幅度偏移。
针对城西软土特性, 解决上述工程危害时宜在基坑支护设计时采用支撑体系, 保证围护桩稳定性, 同时工程便道宜远离基坑边缘。
早期该区域市政道路由于沉降大, 路面出现不规则波状起伏, 并出现开裂情况, 由于这些危害均由软弱基础引起, 后期养护不能根除其危害。欲保证该区域道路沉降达到规范要求, 宜采用水泥搅拌桩对路基下软土进行加固处理, 处理后的复合地基在力学性质上大大改善, 压缩性降低, 工后沉降小。
城西软土下部为硬可塑的粘土, 由于软土不能作为天然基础, 区域内建筑经常采用预应力管桩基础, 采用下部粘土或砂砾土作为桩端持力层。由于地表浅部没有厚度稳定的“硬壳层”, 桩顶处于束缚力较小的状态, 因此沉桩过程中挤土效应产生的侧向力容易造成工程桩桩顶偏位或断桩等工程危害。城西软土地区预应力管桩施工过程中应注意桩间距控制、沉桩顺序控制及接桩位置应进入硬土层。
5 结语
1) 杭州城西分布厚度较大的湖沼相软土, 具有埋深浅的特点, 浅部主要为淤泥质粘土或淤泥, 絮状胶结, 呈流塑状态, 含水量随深度递减的变化。
2) 城西软土具有含水量高、强度低、压缩性高、灵敏度高和渗透性低的特点。
3) 城西软土区域基坑支护设计时主要需控制侧向变形对坑内土体的间接工程影响, 宜采用支撑体系。市政道路应采用水泥搅拌桩加固地基土, 以消除软土层工后沉降过大等问题。预应力管桩施工时应注意软土侧向挤压影响, 不宜过密布置工程桩, 同时注意施工中引起的软土蠕变对工程桩的影响。
摘要：通过对杭州城西软土土性物理力学指标的统计分析, 研究了土性沿深度的变化情况, 分析了城西软土的工程特性, 总结了城西软土对工程建设的主要危害, 为该地区工程建设提供一定理论依据及经验参考。
关键词：软土,物理力学性质,工程特性
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危旧桥梁加固技术工程特性探讨 篇7
关键词：危旧桥梁,加固,技术特性
随着社会经济和城市化建设的速度不断加快, 一些道路桥梁因为承载符合偏低, 存在严重的承载力不足的问题[1]。并且还经常的被风吹和雨淋, 以及被一些车辆撞击等情况的影响, 有些桥梁已经出现了裂缝, 有的桥梁则是快要坍塌了。这些不但会阻碍正常的交通运行, 同时还会对桥梁的安慰产生影响, 如果出现了坍塌的事故, 那么产生的危害和损失是非常大的。因此, 如何对有问题的桥梁去进行加固以及改造, 使其承载力以及使用寿命得到上升, 并且能够符合并且适应现代化建设的需求, 已成为人们心中最为关注的问题。而其中, 对道路危旧桥梁处理的关键便是加固技术。
1 危旧路桥加固的重要性
随着时间的流转, 不管是什么样的结构工程都会变旧, 同样的桥梁工程也是这样。目前, 我们国家相关的科研技术不断的在发展, 人们在桥梁工程建设质量有着非常高的要求, 同时对于桥梁建设的安全性也开始有了很高的要求[2]。一些年久失修的桥梁已经不在适合我国目前交通情况的需要了, 出现这样情况的主要原因是以前建筑桥梁时所使用的技术都比较有限, 使得钢筋的配筋较小, 所使用的钢筋也比较细;再有就是以前对于桥梁施工人员的安全防范意识的培养也不是很充分, 使得施工人员进行施工的时候疏忽大意。所以, 针对危旧桥梁不同的桥型和建筑技术以及方法的不同, 选择恰当的加固技术以及拓宽方式, 不仅能够减少因拆除旧桥和重建新桥而产生的工程费用, 同时还能够对当前交通运输造成很小的影响, 有的甚至可以在不中断交通的情况下完成[3]。这样做不但旧桥的承载能力进行了恢复和提升, 同时还延长了桥梁的使用寿命, 并且对现代化交通运输的需要实现满足。
2 危旧桥梁常见的病害
2.1 桥头跳车
桥头跳车表现出来主要的问题就是桥梁结构的突变, 这里主要指出的是桥台以及台背在建筑构造自身上出现的一些差异[4]。而道路结构基本上都是柔性和半刚性的路面材料组成。如果在车辆荷载不断增多的情况下, 道路在繁重车辆载荷的长时间作用之下, 就非常容易产生垫层以及基层密实度增大, 促使路面结构层厚度被快速的压缩。然而, 因为路桥两侧的变形能力不一致, 就会造成沉降的产生, 使得道路结构受到破坏, 所以会出现桥头跳车现象产生。
2.2 裂缝问题
在建国初期, 我国的路桥结构建造中对结构耐久性的考虑还十分片面, 所以也就很少会去对能够体现出整体的结构抗载荷能力的稳定性上去进行考虑[5]。可是在混凝土结构的裂缝开裂这样的问题方面, 混凝土耐久性的展现对于桥梁荷载力的稳定性来说是有很大作用和影响的。例如建筑结构的构件尺寸太小会使得混凝土的强度偏低, 最后还会产生混凝土的腐蚀以及出现裂缝等情况, 从而使得混凝土结构产生开裂。所以, 桥梁结构工程的基础结构产生问题, 其使用寿命和功能的体现也可能会产生很大折扣。总体来讲, 桥梁工程基本的结构设计出现问题最显著的因素就是混凝土结构裂缝的出现。
3 桥梁加固方法
3.1 对旧桥的主梁实行加固
这样的方法主要是为了对一些老旧桥梁的主梁进行加固, 在进行加固的过程中为确保两边桥孔的人行道梁能够比主梁更加长, 同时还有一端是支撑在桥墩边上的挑梁的, 而且另外的一端则是能够支撑在路堤特别设计的支墩上, 这样做的目的是为了预防桥台在使用过程之中变宽的情况发生。使用混凝土在人行道梁的内侧凸缘以及旧桥面板间进行浇筑, 这样的方式对于拓宽现有旧桥面十分有好处, 同时还可以在桥面上铺设混凝土, 从而构成十分宽的行车道。
3.2 体外施加预应力法
这样的一种加固方法, 其实是将桥梁的梁身作为固定的锚固体, 然后运用外加的预应力钢拉杆对桥梁的结构实行加固的一种方式。采取预应力去对一些自身重量比较大的应力进行减弱从而使被加固构件所有应力水平降低, 使其可以在很大的程度上对桥梁结构的承载力有所提高。所以, 这个方法主要是用在提升桥梁的刚度以及抗裂性和提升承载力上, 再就是可以用在加固以后占用的空间比较小的公路桥梁上。
3.3 桥面补强加固法
这一方法的主要适用范围是当前桥面结构不够坚实以及稳定, 和桥面的整体性不是非常好的旧桥桥面。往往桥面板在进行使用的过程中通常会出现十分严重的裂缝以及破损。一般的工程施工人员的做法是先把旧桥面的一些灰尘去除, 使旧桥面和当前的主梁可以组成一个整体, 然后按照实际情况加入些短钢筋, 同时铺设一到两层的钢筋网[6]。使用这样的加固补强方式可以对公路桥梁抗弯的能力进行提升, 同时, 这样的方式还可以在一定程度上提高危旧公路桥梁整体的承载能力。
3.4 改进结构体系法
这种方法的主要目的是为了对目前的桥梁结构中的受力体系进行互补性改变, 使得改变后的桥梁受力的体系可以实现对公路桥梁的结构性能进行改变, 并且提升桥梁的承载。普遍来说, 主要的加固途径是可以在简支梁的下面对支架或者是桥墩的数量进行增添, 并且在纵向上对简支梁和简支梁进行连接, 这样就可以使他们成为一个连续的梁;还可以在桥梁下增设结合梁, 由铰接变固接等手段去降低梁内的应力, 并且提升公路桥梁的承载能力[7]。不管怎样, 对桥梁的结构体系去进行加固产生的效果还是很好的, 所以目前还是主要应用在处理临时超重车辆通行的应对问题上面, 在重型车辆经过后, 原先的临时的支撑就能够拆除, 这样可以让通航和排洪不受到影响。
3.5 外包混凝土加固法
这个方法根本上需要立足于对桥梁混凝土结构物在受力上的拓展, 从而提升公路桥梁自身的承载能力。对混凝土桥面的拓展, 一般的情况下都是选择一些加厚桥面板和对主梁或者是梁肋的高度以及宽度上去进行提升[8]。这种施工的技术方法在工艺上来讲算是比较简单的, 当前已经有了相对成熟的设计和施工的经验, 可以适用在对公路桥梁空间进行加固的要求上以及对高度要求不大的拱桥以及板桥上。采用这样的方法去对桥梁实行加固, 桥梁的刚度和承载力通常都可以获得极大的提升。但是, 这样的方法在现场中施工养护的时间是很久的, 所以会对施工期间桥梁的通行造成一定的影响, 并且还会减少加固之后建筑物的净空高度。
4 结束语
通过对危旧桥梁加固技术的工程特性进行探讨, 可以总结出很多在进行桥梁加固技术运用过程中需要考虑到的一些因素, 其中特别需要对桥梁加固涉及的施工技术和施工材料加以进行非常合理的选用。并且还要在桥梁建筑的过程中选择相对合理的监管体制去对施工的质量进行保证, 只有这样才能够对危旧桥梁的整体加固效果以及质量起到重要的保障作用。
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公路面层沥青混合料特性研究 篇8
公路沥青路面的建设质量和建设水平, 代表着一个地区的社会经济发展程度, 同时也是一个地区重要的对外形象。然而与西方国家相比, 我国公路沥青路面在材料研究、施工组织和管理等方面差距较大, 特别是在原材料质量技术指标、沥青混合料矿料级配合比等方面存在明显的不足。因此, 如何深入的了解沥青混合料的特性以研究对沥青混合料的配合比进行优化, 是该领域进行突破的关键点。
1 沥青混合料概述
1.1 沥青混合料的配合比
沥青混合料是将具有一定粘度和适量的沥青结合料按照相关规定级配的矿质混合料充分搅拌而成。适当的控制沥青用量和集料级配的大小及数量, 就可以控制沥青混合料的物理特征来针对不同的路面环境以配合使用。沥青混合料的骨架是由颗粒大小不同的集料所决定的, 而沥青则则分布在骨架的空隙中实现粘合。因此, 骨架是沥青混合料的强度的表现, 而沥青就起着粘结的作用。所以沥青混合料的强度是由沥青的粘合性和集料的强度共同决定的。
1.2 沥青混合料的分类
沥青强度的作用力的种类是由矿料的级别所定的。沥青在矿料级配大且分布较多的状态下, 其强度是由内部颗粒之间的摩擦力与嵌挤作用力所决定的;而如果级配小且数量不多的话, 其强度就是依赖于沥青和矿聊之间的粘合性。
因此可以根据其沥青混合料强度形成的原因可将其分为密实悬浮、和密实骨架跟骨架空隙结构。而经过形成原理和原料的特性可以得出沥青混合料是具有三个特性的, 分别为:高温下表现出的稳定性、低温下具有一定的抗裂性、跟水作用下的稳定性。
2 沥青混合料的特性分析
2.1 沥青混合料的高温稳定性
沥青路面在实际生活中需要经受从低温到高温、从高温到低温等恶劣自然环境条件的考验, 其高温稳定性表现在沥青混合料在夏季时 (通常65℃) 的环境下, 能否在车辙反复作用的情况下, 能够避免产生明显的永久变形, 保证沥青路面的平整使用。但沥青混合料中沥青所表现出的粘弹性, 决定了其物理力学性能可以在温度骤变跟过重荷载作用的影响下会发生一定的变化, 而沥青混合料的高温稳定性需要对抗的最大的“敌人”就是反复的车辙作用。在炎热的夏天, 持续高温的作用下, 沥青路面在受到过往车辆反复碾压下很容易产生永久变形和塑性流动, 最终的结果就可能导致路面整体的侧向滑动。
2.2 沥青混合料的低温抗裂性
从沥青混合料的伸缩性可知在低温的作用下, 它的强度是会增加的, 但同时其变形能力就会被削弱。在急骤降温的情况下, 路基结构从上到下承受的是不同的拉伸力度, 由于阶层性的拉伸力度不均衡, 此时表面温度最低, 拉伸力度最大, 就会由于受到下部牵扯而产生相应的拉应力。最开始时的拉应力较小, 不会对路面造成影响, 但是随着持续降温, 从而使得收缩趋势的进一步增强, 最终会导致拉应力大于沥青混凝土的强度, 造成面层产生裂缝。沥青路面的低温缩裂, 可再根据形成原因分为两类:
2.2.1 第一类裂缝是由于温度的骤降所引起的。
因为沥青混合料具有一定的收缩性, 温度的骤降会导致其迅速收缩, 而如果到白天温度回升, 路面表层又会被拉伸, 这样重复的作用, 经过一段时间的积累, 路基表面的裂缝就会陆续出现。
2.2.2 另一类是由于路基长期处于零度的温度下而产生的裂缝, 这类裂缝一般是从路基底层开始, 然后蔓延到路面的表层。
但由于路面表层的收缩一般是纵向的, 而由于低温造成的裂缝通常是横向的, 这样不同方向的物理作用力就会加重裂缝的程度和面积。在此种情况下, 就预示着沥青路面损坏的开始。因为一旦裂缝产生, 一般由于公路养护的工作的滞后性, 随着低温的反复作用, 裂缝会越积越多, 并且同时由于雨水可以由裂缝渗入路基底层, 就会致使路面损坏的程度影响到正常通车, 这时候再进行修补, 往往会影响正常使用。
2.3 沥青混合料的水稳定性
水损害也是沥青路面损坏的主要破坏者之一。沥青路面的水损害不是单独的作用, 而主要是伴随着连续降雨后的持续高温时期, 连续降雨与持续高温的共同作用使沥青与集料的粘结力不断下降, 在这种状态下, 过往车辆反复碾压的作用下, 大量水分会渗入到沥青混合料的空隙当中, 使沥青与骨料之间的粘附性慢慢降低甚至丧。沥青混合料水稳定性的影响因素主要是组成材料的性能, 比如:集料的颗粒大小、沥青混合料的孔隙大小以及抗剥离剂的作用效果, 同时沥青混合料的水稳定性在一定程度上也受到沥青混合料施工条件与质量以及自然环境的影响。
3 公路面层养护的建议与对策
3.1 设计方面的优化
首先车辆荷载过重对于路基路面所产生的不良作用是我们需要考虑的首要难题, 这就要设计方在设计时要充分考虑先进技术的引入, 例如在与国内科研设计研究所进行合作, 有条件的甚至可以与国外水平较高的设计研究所进行影响系数的确定以优化设计。
3.2 材料选配的控制
优秀的设计是沥青公路建设的基础, 但原材料的配置和控制就是路面整体质量的保障条件。可以通过对集料的供应商进行持续合作模式, 以对原材料的来源进行控制。例如与具有实力的供应商进行长期合作关系来确保供料的及时性跟质量, 确保原材料源头的稳定性, 进而保证沥青公路路面的整体质量。
3.3 施工细节的防治
加强对施工过程中对路基填料方法的选用及施工工艺的监控, 才能对于路基强度稳定性进行有效的控制。需在设计时严格把关, 改善路面厚度以及结构的优化设计。
4 结论
公路的质量关键是材料的选择, 落实如何根据材料的特性来对施工组织设进行计安排, 才是最能保障公路质量与寿命的方法。而目前我国沥青混合料公路路面中使用最为普遍, 因此, 在沥青混合料公路的设计以及施工、养护管理等方面, 都应该从基础出发, 先对其特性进行充分的研究, 在根据其特性来对目前所存在的问题给予改善。
摘要：近十多年来, 我国高等级沥青公路路面发展迅猛。但是随着交通载荷量的增加和复杂天气的综合作用使得沥青路的破坏也在增多, 公路的养护就逐渐受到人们的重视, 制定有效的养护管理方法就必须首先对养护材料的各种性能有十分清晰地认识。本文首先对沥青混合料的原料做了一般性的概述, 然后再具体分析了公路面层沥青混合料的特性, 最后就如何加强质量控制给出了建议。
关键词：公路,路面养护,沥青混合料
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谈湿陷性黄土的工程特性 篇9
1 湿陷性黄土的分布特点
1.1 水平分布特点
在整个湿陷性黄土建筑场地上，自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土的分布特点均是零星的不连续的板块状态。在小区域范围内不同湿陷类型和不同湿陷等级交错分布，变化较大。常常在一座建筑物下两种湿陷类型和两种以上湿陷等级的湿陷性黄土层同时存在，造成了地基处理上的复杂性。
1.2 竖向分布特点
1)生活区湿陷性黄土竖向分布有明显界限，且产状平稳。从天然地表算起4 m～5 m为新近堆积黄土，具有湿陷性和高压缩性。在新近堆积黄土层的层底有厚0.5 m左右的黑褐色埋藏土，为古地表，Ⅱ级阶地基本都有分布。古地表下为湿陷性黄土层，层厚6 m～8 m，下半部常有经褐色粘土出现，再下为非湿陷性黄土。
2)竖向分布不连续，有两条自重湿陷带。以古地表为界限，其上新近堆积黄土层中有一层自重湿陷带，厚度较小，但工程意义重要，因为在建筑物的压缩层范围内。
3)砂类土夹层与透镜体在湿陷性黄土层中竖向分布情况。Ⅱ级阶地的后缘和到Ⅲ级阶地的过渡带，湿陷性黄土层中砂类土夹层与透镜体较多，同时厚度大，颗粒粗，以中细砂类土为主。
2 自重湿陷变形的特征
2.1 自重湿陷变形的产生条件
自重湿陷系指土体被水浸湿后产生的自身沉陷变形，没有附加荷载的作用。它的产生:
1)土体的饱和自重压力大于土的湿陷起始压力;
2)浸湿土体的自重压力大于周边的阻力。
大量试验研究工作揭示，当浸水面积的边长或直径不小于湿陷土层厚度时，自重湿陷变形往往不能产生或不能完全产生。当浸水面积已经满足完全湿陷条件后继续增大时，则浸水面积越大，自重湿陷变形速度越快，完成全部湿陷变形的时间越短，但土层的自重湿陷量不变。
2.2 自重湿陷变形发生时间的特点
大型试坑浸水试验表明:试验中对不同深度土层的湿陷变形进行了观测。试验结果表明，土体浸水后自重湿陷变形发生的时间过程可分为三个阶段:
1)自重湿陷变形阶段。随着土体被水浸泡，在自重压力下土的天然结构很快遭到破坏，大量的湿陷变形同时发生，湿陷速度逐步达到高峰。当全部自重湿陷土层被水浸湿时，约有60%的自重湿陷变形已经产生。这阶段湿陷变形速度快，湿陷量大，耗水量多，总延续时间15 d～25 d。
2)土体压密阶段。土饱和自重压力作用下，自重湿陷变形已大部分产生，土体不断地压密，湿陷速度变慢，耗水量降低，30%左右的剩余湿陷变形继续发生，并趋于稳定。这阶段的延续时间为20 d左右。
3)二次湿陷阶段。浸水停止后，饱和土中的自由水逐渐消散，孔隙水压力也随着减小和消失，土体中的微应力重新分布。这时约10%的剩余湿陷量再次发生湿陷变形，湿陷速度增加，直到再次稳定，这阶段延续时间为10 d。
2.3 自重湿陷变形发生范围的特点
1)竖向湿陷变形范围。山西铝厂黄河的自重湿陷性已明显退化，湿陷性弱，敏感性低、变形速度慢。从现场大型试坑浸水试验结果可知，自重湿陷量一般都小于70 mm，主要发生在上部土层，深标点基本没发生下沉。
2)水平湿陷变形范围。从试坑浸水试验的数据来看，在较均匀的湿陷土层中，湿陷范围、裂缝分布和浸湿土体的边界是一致的，三者的边缘距浸湿中心的距离基本相等，约等于试坑的边长。
3 在附加应力作用下地基土的变形特征
经过大型载荷浸水试验，查明了在附加应力作用下地基土的变形特征。
3.1 天然地基的变形特征
天然地基载荷浸水试验场地的计算分级湿陷量36 cm，自重湿陷量11 cm。在200 k Pa压力作用下，压缩变形3.5 cm，变形模量8 070 k Pa，荷载(P)—沉降(S)曲线的比例极限125 k Pa，地基强度125 k Pa，停水稳定后的湿陷变形24 cm。这些数据充分表明，场地上部新近堆积黄土层承载力低，湿陷变形大，不适宜直接作为建筑物的地基。各级荷载下的沉降量见表1。
3.2 强夯地基的变形特征
强夯地基大型载荷浸水试验场地的计算分级湿陷量38.4 cm，自重湿陷量11.3 cm，与天然地基载荷浸水试验场基本一致。
先在试验场地开挖20 m×20 m的浸水试坑，然后在试坑内北半部100 m2的面积上强夯，夯击能级1 000 k J。地基土在200 k Pa压力作用下，压缩变形2.3 cm，变形模量13 800 k Pa。P—S曲线为一条直线，地基强度可达200 k Pa。停水稳定后的湿陷变形0.8 cm，各级荷载下的沉降量见表2。
从测量沉降结果可以看出，地基土的压缩变形和湿陷变形主要发生在B(B为压板宽度)深度范围内，其压缩层的深度为5 m，相当于2.5B。
试验结果表明，强夯地基的密实性提高，渗透性减少，压缩性降低，湿陷性消除，承载力和变形模量增加，强夯效果显著。
4 自重湿陷量实测值与计算值的比较
为了比较自重湿陷变形室内外试验结果的异同，深入了解湿陷黄土的工程特性，进行了系统的大型试坑浸水试验和相应的大量室内试验，可以得出如下的结论:
1)现场试坑浸水试验的实测自重湿陷量均小于室内试验的计算自重湿陷量，且差异较大。
2)实测自重湿陷量和计算自重湿陷量的比值(K)，变化在0～0.55范围内，平均为0.22，最大值为0.30。这说明湿陷性黄土规范GBJ 50025-2004中规定的修正系数β0(山西地区β0=0.5)基本与规范吻合。
3)不论现场试坑浸水实测自重湿陷量，还是室内试验计算的自重湿陷量，都表明生活区有自重湿陷场地，但分布不连续，零星地出现非自重湿陷场地之间，具有轻微自重湿陷性。
4)室内试验条件和现场实际情况不完全相同，土质状况各地区也不一样，这就导致了实测自重湿陷量和计算自重湿陷量的差异，这种差异在各地区又有不同的特点。
5 结语
1)生活区及厂前区建筑场地，多属于Ⅱ级～Ⅲ级自重湿陷场地，湿陷敏感性低，湿陷速度慢，分布不连续，零星地出现在非自重湿陷性场地中，多属于非自重湿陷场地。
公路工程特性 篇10
目标与环境特性是指人造或自然环境下的各种物体所呈现的固有特性。目标与环境光学和电磁特性是指光、电信号与人造或自然环境下的各种物体的相互作用及其响应特性。目标与环境光学和电磁特性主要包括辐射特性和散射特性两种形式：辐射特性是通过研究地面与空间的人造或自然环境自身辐射出来的光学或电磁信号特性，这种特性是利用多种类型的传感器以被动方式接收地面或空间人造物体或自然环境发出的光（热）电能量，用以研究其不同的固有特性，其中人造或自然环境的红外（光学）辐射最强，应用最广；散射特性是指光学或电磁探测器自身发射光、电能量照射到被探测物体之后，通过相互作用向各个方向反射能量，再通过传感器接收这些能量。传感器接收到的来自人造和自然物体的能量就反映了它们的固有特性。
目标与环境光学和电磁特性研究主要有三种技术途径：一是光学和电磁理论建模，通过理论计算方法进行研究；二是静态测量，在地面进行静态试验研究；三是动态测量，在飞行条件下进行动态试验研究。随着科技不断发展，用于研究、观测目标与环境光学和电磁特性的技术手段越来越多，可获得的特征参数也越来越多。
中国航天科工集团二院北京环境特性研究所是我国专门从事目标与环境特性研究的专业研究所，同时还是光电监测、光电跟踪系统研制生产配套单位。35年来，北京环境特性研究所从无到有，为开拓、发展我国的目标与环境特性研究事业进行了艰苦不懈的努力，已经从一个为单一项目组建的研究所发展成为我国唯一从事目标与环境特性研究领域的专业研究所，是我国目标与环境特性研究的开拓者与主要研究工作的承担者。它拥有我国第一批重点投资建立的“目标与环境电磁散射辐射”和“目标与环境光学特征”两个国家重点实验室，第三个国家级重点实验室“卫星遥感地物波谱特征”实验室即将投入运行。
粉土二灰土的工程特性研究 篇11
一、二灰土强度形成机理
石灰在土木建筑领域的应用历史悠久,最早可以追溯到战国时期。粉煤灰改良粉土强度的形成为一系列物理化学反应的过程,主要表现为粉煤灰与石灰的活性化学物质水化反应的结果,化学反应方程式如下式所示。
由上述水化反应方程式,二灰改良粉土强度的形成可概括为3个阶段:
(1)粉煤灰主要组成物质为氧化铝(A12O3)、三氧化二铁(Fe2O3)和二氧化硅(Si O2)等化合物。以上3种化合物与氢氧化钙(Ca(OH)2)发生水化反应产生硅酸钙(Ca O·Si O2·n H2O)、水化铝酸钙(Ca O·Al2O3·n H2O)和水化铁酸钙(Ca O·Fe2O3·n H2O)等;
(2)在氧气作用下,粉煤灰水化反应产生的化合物逐渐硬化进一步形成固体颗粒。在路基冲击碾压作用下,粉煤灰固体颗粒胶结并积聚成为较大的团状结构,至此粉煤灰改良土的强度大于其任一种组成成分;
(3)粉煤灰改良土的水化反应过程一直持续到反应基本平衡,整个水化反应的时间较长,在此过程中粉煤灰改良土的强度表现为单调递增。
二、材料基本参数及试验方案均匀设计
1. 试验材料的参数。试验土样取自沧州沿海公路正港路口附近粉土,埋深2.2 m,物理性质见表1所示。
试样中用的石灰主要为氧化钙(Ca O)和氧化镁(Mg O),石灰选用等级属于III级;粉煤选用沧州热力电厂I级粉煤灰,粉煤灰主要构成成分如表2所示。
2. 试验方案均匀设计。
均匀设计法(Uniform Design)是我国著名数理统计学家王元、方开泰率先提出的,在Quasi-Monte Carlo Methods的基础上对实验要素进行相应简化,以稳健回归模型为条件积分达到理想效果,Quasi-Monte Carlo的稳健回归数学模型可表示为:
式中:xn———实验区域为CN=[0,1]N;pn={xk=(x1k,x2k,…,xnk),k=1,2,…,n}
真三轴实验确定3水平围压、含水率、压实度与中主应力比,采用均匀设计的方法进行实验方案设计,确定为9组实验,如表4所示。
三、二灰改良土抗剪强度分析
综合上述均匀设计将试验方案确定为9组,实验土样采用反压力进行饱和,选取灰土掺入比、固结围压、含水率、中主应力比等4要素,各要素采用3水平进行对比。
真三轴剪切试验通过选取应力-应变曲线峰值确定破坏应力,当土体材料的应力-应变曲线无明显峰值选取轴向应变ξ1=15%作为破坏应力。
1. 灰土掺入比。
通过确定土样含水率18%,固结围压200 k Pa,压实度96%以及中主应力比0.5等条件,研究灰土掺入比对二灰改良土抗剪强度的影响,从而确定较为优化的掺入比例,如图1所示。
从图1可以得出:随着粉煤灰掺入比的增大,二灰改良土的残余强度(σ1-σ3)f有明显增长,路基残余强度是影响公路使用寿命的关键因素,采用二灰改良粉土后,路基填料的抗剪强度明显增大,显著改善了粉土的强度特性。
2. 固结围压。
通过确定土样含水率18%,灰土掺入比1∶3∶6,压实度96%以及中主应力比0.5等条件,研究固结围压对二灰改良土抗剪强度的影响,如图2所示。
从图2可以得出:
(1)经粉煤灰和石灰改良后的粉土应力-应变关系具有明显的峰值,不同固结围压对二灰改良土抗剪强度的影响较大,二灰改良土的峰值强度(σ1-σ3)f与固结围压呈正相关性;
(2)随着固结围压的增大,二灰改良土的剪切破坏应力(σ1-σ3)f增大1~1.5倍,且二灰改良土的残余强度显著提高。
3. 含水率的影响。
通过确定土样固结围压300 k Pa,灰土掺入比1∶4∶5,压实度96%以及中主应力比0.5等条件,研究含水率对二灰改良土抗剪强度的影响,如图3所示。
从图3可以得出:
(1)当土样的含水率增大时,二灰改良土的抗剪强度呈反比例关系,曲线表现σ-ε关系曲线的整体衰减,主要随着含水率的增大,土体颗粒间的粘聚力逐渐减小,表现为抗剪强度的减小;
(2)对比不同含水率条件下剪切破坏强度(σ1-σ3)f可得含水率12%(小于最优含水量)>含水率18%(最优含水量)>含水率22%(大于最优含水量);
(3)含水率12%土样的σ-ε关系曲线有明显的峰值,剪切破坏时试样具有显著的剪切破坏面,随着含水率的逐渐增长,土样剪切破坏表现为鼓胀破坏。
4. 压实度。
通过确定土样固结围压300 k Pa,灰土掺入比1∶4∶5,含水率18%以及中主应力比0.5等条件,研究含水率对二灰改良土抗剪强度的影响,如图4所示。
从图4可以得出:
当压实度增大时,实验土样的剪切破坏应力随之增大,且三轴剪切实验可分为两阶段:
(1)当轴向荷载开始施加时,实验土样产生剪缩位移,初始加载阶段土样的抗剪强度增幅较大;
(2)当轴向荷载进一步施加时,实验土样产生剪胀,此阶段其抗剪强度逐渐趋于平稳。
5. 不同应力路径的影响。
通过确定土样固结围压300 k Pa,灰土掺入比1∶4∶5,含水率18%以及压实度96%等条件,研究不同应力路径含水率对二灰改良土抗剪强度的影响,如图5所示。
从图5中可以得出:
(1)当中主应力比b增长时,二灰改良土的应力σ-应变ε关系的规律性不强;即应力峰值(σ1-σ3)f和中主应力比b不存在较为明显的函数关系。
(2)二灰改良土的应力σ-应变ε关系受中主应力比的影响较为显著,但应力峰值(σ1-σ3)f和中主应力比b不存在线性关系。由三轴实验曲线可得,初始加载阶段当中主应力b增大时,二灰改良土的抗剪强度随之增大,但当达到第一主应力值时,二灰改良土的抗剪强度开始减弱。
四、结论
在粉土实验分析的基础上进行二灰土改良,同时在此基础上进行二灰改良土抗剪强度三轴实验分析。
1. 沧州市沿海公路正港路口区域的粉土经二灰改良后抗剪强度仍遵循Mohr-Coulomb弹塑性理论,但相应的粘聚力c和内摩擦角φ得到明显提高。
2. 灰土掺入比、固结围压、含水率、密实度以及中主应力比为影响二灰改良土抗剪强度的重要因素,灰土掺入比对土体抗剪强度指标的影响最大。
3. 通过实验对比可得10%为最优石灰掺入比;而粉煤灰掺入比达到40%时,二灰土的改良效果最好,综合比较选取石灰、粉煤灰、土的最优灰土掺入比为1∶4∶5。
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