路基含水率

2024-08-19|版权声明|我要投稿

路基含水率(共4篇)

路基含水率 篇1

1 路基毛细水上升原理

路基边坡的土体是一个很复杂的毛细系统, 其中的毛细水对路基具有严重影响, 可能会引起各种道路病害, 因此对其研究具有重要价值与意义。毛细水的上升是通过其自身的毛细作用引起的。其形成过程可以用物理学中的毛细管现象解释。土壤这个毛细系统中存在很多的毛细管, 因此对于提升地下水具有强烈的作用。

2 路基影响毛细水上升的因素

路基的边坡坡度、压实度、植物均会对毛细水上升产生影响。边坡坡度会影响毛细水的竖直或者水平运移规律, 当毛细水竖直上升到边坡表面无法继续上升后便会水平运移, 或者沿坡面运移。压实度会影响边坡毛细水的上升高度, 因压实度不同, 边坡土体的颗粒间狭小空隙的多少不同, 从而产生的毛细作用不同, 最终影响毛细水的上升高度。边坡土壤中的植物通过根系吸水以及蒸腾作用, 带动土体中的水分上升, 影响毛细水的上升速度与高度。

3 毛细水对路基的影响

毛细水上升会改变路基土体的湿度, 从而影响其强度和稳定性。当土体达到一定湿度, 可能会产生液化, 使土体松软, 在车辆等荷载的频繁作用下会产生路基下沉。毛细水不断上升也会影响路面结构。

4 含水率检测装置设计的基本方法思路

本设计主要的内容是土壤含水率检测装置的设计与制作。该电路的工作原理是由STC89C52单片机和ADC0832组成系统的核心部分, 湿度传感器将采集到的数据直接传送到ADC0832的IN端作为输入的模拟信号。获得的一些含水率数据作为模拟信号被传送到ADC0832的IN端电路内部包含有湿度采集、AD转换、单片机译码显示、GSM短信收发等功能。单片机需要采集数据时, 发出指令启动A/D转换器工作, ADC0832根据送来的地址信号选通IN1通道, 然后对输入的模拟信号进行转换, 转换结束时, EOC输出高电平, 通知单片机可以读取转换结果, 单片机通过调用中断程序, 读取转换后的数据。最后, 单片机把采集到的湿度数据经过软件程序处理后送到LCD1602进行显示。同时当管理人员需要远程进行当前湿度的查询时, 只需向该装置发送相应指令的短信, 该装置即可将当前测得的湿度值以短信的形式发送给管理人员。

5 土壤含水率采集与显示

土壤含水率采集与显示部分主要选用STC89C52单片机作为核心控制, 运用软件实现预期的指令。单片机中的土壤含水率是通过ADC0832和点位器模拟传来的, 再经由I/O口将检测到的含水率数值显示在LCD上, 以达到对土壤温湿度实时监测的目的。

6 硬件电路设计

土壤含水率检测与系统由ADC0832、STC89C52单片机、电位器、LCD显示屏、电阻等组成。

7 GSM模块数据的接受及发送

主要用到的指令如表1所示:

8 原理图

9 本研究的应用价值

该研究为路基毛细水病害的防治理论成果, 可提高路基使用的年限。同时该装置为土壤含水率的快速检测提供了极大方便。与传统含水率测量装置相比, 该装置具有远程检测功能, 可将土壤中的水分情况及时反馈给个人, 极大的节省了人力物力财力, 使得检测具有时时性。实现了检测的高度信息化, 具有广泛的应用前景。

摘要:土壤本身是一个复杂的毛细系统, 其中的毛细水竖直或水平运移会对土壤结构产生重要影响。道路路基也存在着这种毛细水运移现象, 其运移规律对路基的影响不可忽视。路基的边坡坡度、边坡形式、边坡植物根系均会对毛细水运移特性产生影响。借助自制含水率检测装置对路基毛细水进行时时检测, 研究其运移规律, 减少毛细水对路基的影响。该装置具有收发短信远程监测功能, 实现高度信息化。

关键词:路基毛细水,干湿度的采集与显示,LCD,GSM

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路基含水率 篇2

关键词:高含水率粘性土,空气率,控制,压实

1 对高含水率粘性土力学性质分析

一般说来,土是由固相(土壤颗粒)、液相(土壤中所含的各种水分)及气相(土壤空隙中的空气及其他气体)三者结合而构成。在最佳含水率的情况下,一般土壤通过碾压可排除气相中的大部分气体,从而使土壤颗粒之间重新排列,减小孔隙,增加土壤的密实度,提高强度。

对饱和含水率的粘性土,当其受到外力作用时,一部分压力由土的骨架来承担,另一部分压力由水来承担。骨架承担的压力称有效压力,它使土颗粒靠拢,空隙减小,而使土体产生降沉,如一般土的压实。水所承担的压力为孔隙水压(超静水压),会使水压力增加,但不能使土粒骨架受力变形。随着时间的延续,孔隙水压促使水分不断外流,孔隙水压降低,有效压力不断增长,直到最后外部压力全部变为有效压力,土体的沉降即告完成。孔隙水在一定时间内受外力作用而渗透外流,土体积逐渐压缩而紧密,这就是土的固结过程。

2 控制压实的原因

由于粘性土的特性不同于其他类土,它受水的影响很大。在含水量很低的条件下,采用高夯实功能可得到较高的干容重,但这种土在饱水后,再遇大量水分就会膨胀崩解而使强度下降。当土饱和之时,不可能通过碾压而使水从土壤中消逝。在这种情况下,若对饱和的软粘性土加强压实功,只能使软粘土更加发软,并最终形成液化现象。所谓过碾现象就是这样形成的。当形成这种状况时,其本身强度反比原始强度为低。因此,在施工中,必须对高含水量粘性土的压实进行控制。

3 控制压实的方法

通过碾压的方法把粘性土压实,其目的是使土的力学性能得到改善。但是,如果碾压不当,就会得到相反的结果。因此,对含水率过大的粘性土,施工前应对土的性质进行检测分析,并通过现场所使用的碾压设备进行试验和观察,从中找出压密的最适当的碾压方法,作为现场施工控制的方法,以免造成过碾现象。

根据现场土样检测数据,计算出土壤能达到的最大压实度,并用空气率含量指标对软土或高含水率的粘性土进行碾压功能的控制。通过碾压,可使土壤所含空气率有所降低。一般情况下,土中含空气率在2%以下时,就不可能依靠碾压功能将高含水率的粘性土压密。如果加大碾功,最终只能是过碾,从而使土壤的力学性质恶化。因此,按照高含水率粘性土本身的性质和实际情况,确定其可能得到的最佳干容重,以空气率大小作为施工控制指标是比较现实的。空气率应该通过现场试验确定。

现场土壤的空气率可按下面计算公式求得:

式中na———空气率;

rw———水的密度;

ds———粘土的比重;

rd———天然粘性土密度(或经碾压后粘性土的密度);

w%———天然粘性土的含水率(或经碾压后粘土含水率)。

再按要求的空气率,推算其可能达到的干容重,并在现场验证的情况下,进一步调整规定的空气率,以便在实际施工中予以控制。表1为用空气率控制压实功能汇总表,是以现场土样的检测数据资料为依据,并通过大量现场试验验证情况下总结出来的。

表1表明,当空气率<2%时,高含水率粘性土是难以压实的。这时,可在表层进行换填处理,以提高土基的强度。填筑材料宜使用水稳性良好的土壤。换填时,应采用由近及远方式,使运载汽车的车轮不与换填的土接触,以保持原状土不被扰动。采用推土机进行初平。在初平的基础上,用平地机整平碾压。第一层的回填材料一般以40cm厚为宜。先用轻型推土机在第一层上进行平整(其接地压力一般不大于0.049MPa) 。之后,用中型平地机整平,可按轻、中、重型的碾压形式安排碾压设备。每15~20cm分一层进行碾压。当填筑层厚度达到60cm时,可采用强力震动设备进行碾压,反复碾压3~5遍,达到要求压实度。

4 施工实例与控制效果

2000年8月,内蒙古通辽市304国道舍一霍公路的路基路面改建工程。该工程施工项目属于通辽市水毁工程项目,地区地下水位高、土质差(多为粘性土),毛细水发育,在春季施工工期内冻融翻浆严重,沿线取土坑及取土场所取土均为含水量在20%以上的中液限粘性土。按照招标合同文件规定,填方路基强度的E0值不小于23.8MPa,挖方路基不小于14.6MPa。填方路基土的塑数性指不得大于20,压实度要求符合部颁《质量检验评定标准》。路基顶部80cm以内为93%,80cm以上为90%,路堤基底压实度不应小于85%。

路基含水率 篇3

1 能量链式演化规律分析

灾害能量在介质载体中传输演化过程, 体现了“能量点—链—面—体”的演化规律。灾害的爆发不是一蹴而就的, 灾害的诱发遵循突变理论原理, 即灾害能量在地环圈层介质载体中传播, 其演化过程实现了量变与质变的双重关系。

灾害能量在介质载体中传播演化过程, 灾害能量存在不断的聚集、耗散、演化、耦合等关系, 在灾害能量形成初期, 地震能量并未表现出破坏性, 但当灾害能量在介质载体中不断的聚集与小部分耗散时, 灾害能量将形成能量破坏质点, 此时能量破坏质点将其所附带的破坏能量转移给路基介质颗粒, 使路基介质颗粒发生微小的波动或者位移, 路基开始破坏。

灾害能量的转移与颗粒波动并存, 在能量链式演化的第二阶段, 能量质点继续吸收灾害能量, 当达到某一阶段, 能量破坏质点将形成巨大能量的破坏链, 此阶段能量链的形成是灾害爆发的关键。在此阶段中, 能量链的出现将路基下介质载体颗粒的波动转化为介质位移, 稳定的整体介质形态内部将产生犹如裂缝般的破坏。

当灾害能量重复传播演化规律时, 能量链继续吸收能量, 并不断壮大, 能量链的演化阶段将出现质的变化, 以灾害能量破坏面、最终形成能量破坏体的形式作用于介质载体上, 并将其所附带的巨大能量进行转移, 导致介质由波动、微裂缝、破坏滑动面, 并最终以滑动块的形式爆发, 这是能量链式演化机理。

2 能量链的演化与路基介质形态变化关系

地震作用下路基破坏实质上是地震能量演化致灾的结果, 路基破坏失稳离不开能量的演化, 能量链式演化是路基破坏的本质形式。地震能量链式演化“点—链—面—体”的形式, 决定了路基介质载体形态的变化, 能量链的演化程度决定了路基破坏的程度, 二者紧密并存。

路基介质载体颗粒在地震作用下, 其变化形态表现为介质的“液化现象”。地震能量的链式演化, 导致路基介质由固态向半固态或者液态转变, 在路基介质载体形态变化后, 路基介质将部分或者完全失去稳定性, 路基破坏诱因见图1。

地震能量链式演化过程中, 能量链演化各个阶段, 其演化程度决定了路基介质粒子的波动状况, 介质粒子的形态变化由路基区域地质情况、介质含水率及地震等级因素有密切的关系。能量链的演化程度也由路基区域地质情况及介质含水率直接影响。总而言之, 路基介质波动离不开能量的演化, 二者是并存的关系, 无法单独存在。

3 路基介质载体形态变化安全性的影响

灾害能量链式演化过程伴随着路基介质载体粒子的波动位移, 路基介质载体粒子的波动位移程度主要取决于能量链的演化程度、介质载体所处的地质状况、路基含水率等因素。另外一方面, 介质波动位移程度决定了路基的破坏程度, 在路基设计过程中要考虑地震等灾害作用下路基是否存在液化现象及液化程度可能性判断, 对这些因素进行理论分析后, 再进行路基设计的优化, 将路基的设计水准上升到更加安全为主。

对于路基介质载体在地震能量链式演化过程中的波动位移程度, 将路基含水率大小作为考虑的第一要素。地震能量链式演化过程中的介质载体波动位移程度总结以下几点:

1) 路基含水率越大, 地震能量链式演化过程介质变化程度越大, 造成的破坏性就越大;

2) 路基含水率越大, 影响路基介质载体形态转变的程度, 即路基含水率越大, 能量链式演化过程中介质载体形态由固态向半液态, 或者由固态向液态转变的可能性就越大, 破坏性亦就越大;

3) 在路基含水率一定的情况下, 地震等级越大, 路基介质载体形态变化程度就越大, 导致的破坏程度也越大;

4) 路基含水率对灾害能量链式演化存在直接的影响, 能量演化与路基介质波动时并存的, 不可单独产生。

5) 路基含水率小, 地震作用下, 路基介质载体波动位移就越小, 介质颗粒液化情况不明显, 表现为介质形态由固态介质形式地震作用下的错动;

6) 路基含水率较大, 地震作用下, 路基介质载体波动位移就越大, 介质颗粒液化情况明显, 表现为介质形态由固态介质形式地震作用下的位移;

7) 路基含水率很大, 地震作用下, 路基介质载体波动位移就很大, 介质颗粒液化情况很明显, 表现为介质形态由固态介质形式地震作用下的位移不断扩大化。

4 结束语

通过对灾害能量链式演化机理的研究分析, 研究能量链的演化与含水率较大区域路基破坏机理的关系, 得出路基在地震等灾害作用下的稳定性主要由路基含水率、地震等级、路基所处的地质环境等因素决定。

在研究地震能量链式演化规律对路基介质载体波动程度的影响后, 分析以上因素对路基稳定性的影响程度, 并得出一些保证路基稳定性的设计方法, 为从事该领域相关研究工作者提供理论参考。

摘要:以能量质环理论为研究导向, 分析含水率较大区域路基在地震作用下的破坏机理、路基介质颗粒在地震下的形态变化、地震等级能量演化与介质波动位移的并存关系。通过能量链的演化关系研究路基破坏机理, 深化认识地震致灾模式下介质变化规律, 对我国路基加固设计具有一定的借鉴作用。

关键词:能量质环理论,含水率,路基,破坏机理,介质波动

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对路基填料含水量控制的探讨 篇4

填料含水量控制得越严格,越接近最佳含水量(以下简称ω0),则碾压效果越好。

1 规范对填料含水量控制要求及其局限

1)施工规范和规程对路基填料含水量的控制范围规定为ω0±2%以内(以下简称“规定”)。对超出ω0±2%范围,则要求翻松晾晒(或洒水湿润)等措施。

2)“规定”应用的局限。根据多年试验检测的经验和收集积累的相关数据,在执行上述“规定”时也经常遇到一些情况:a.某些填料即使含水量控制在ω0±2%以内时,压实度仍很难达到设计要求;b.某些填料含水量超出ω0±2%范围,通过采取适当的施工方法,仍能使压实度达到设计要求;c.某些填料当含水量低于ω0-2%时,压实度很难达到设计要求。

有些填料在实际施工中,因填料的性质、季节因素、自然环境和工期限制等因素,其含水量的降低或提高很难操作。如阴冷天气下的重黏土、高液限土,将其翻松晾晒降低含水量,需耗费很长时间,这就需要探讨质量、工期和成本控制三者兼顾的合理控制范围,在利用原有的填料和既有条件且不影响质量的前提下,对“规定”做出合适的调整,既能保证填筑质量,又不浪费太多资源。

2 路基填料含水量控制范围调整的分析

2.1 可行性分析

1)填料击实曲线类型和特征。

击实曲线有如图1所示几种基本形式。从图1观察到,路基填料的击实曲线走向趋势一般均为抛物线形。视填料密实度对含水量的敏感性不同,抛物线形击实曲线又体现出不同的特征:当填料密实度对含水量变化敏感时,击实曲线窄而陡;当两者不敏感时,则击实曲线宽而平缓。

2)对应标准击实曲线,可找出不同密实度对应的理论含水量控制范围,如图2所示可以观察到:对应密实度90%时的理论含水量控制范围为Ⅰ~Ⅵ。理论上,只要碾压功能足够,当含水量控制在Ⅰ~Ⅵ之间时,该密实度都可以达到90%。同样,含水量分别控制在Ⅱ~Ⅴ之间和Ⅲ~Ⅳ之间,理论压实度可以分别达到93%,95%。

根据以上分析,得出下列结论:

1)同一种填料对应不同的压实度要求,其含水量的控制范围不同。压实度越低,对应的含水量控制范围越大,反之则越小。

2)对应同一压实度要求,线型窄而陡的填料比线型平缓的填料含水量控制范围要小些。

3)根据试验,填料密实度分别达到90%,93%和95%时的理论含水量控制一般要超出ω0±2%范围。

4)在含水量等于ω0时,达到同等压实度时所耗费的功能是最小的。故实际操作中,要求填料的含水量尽量接近ω0是正确的,但并不宜普遍要求填料含水量都必须控制在“规定”范围以内。

5)在执行JTJ 051-93公路土工试验规程,该击实试验方法是在模拟当时的碾压能力而设计的击实试验参数(击实锤重4.5 kg,落距45 cm等)。随着社会的发展和变化以及生产工艺的更新,压实能力有了极大地提高,宝马压路机20 t以上、超重型压路机已经在高速公路施工中普及。用这些压实设备施工,工程实践中经常遇到压实度超过100%的情况。

2.2 工程应用实例

1)含水量控制在ω0±2%以内,压实度仍很难达到设计要求。

a.G210高速公路有一段,填料大部分为砂性土,在94%区时检测填料最大干密度为1.85 g/cm3,最佳含水量为11.8%,天然含水量为10.0%。施工中采用YZ20型压路机(自重20 t,激振力达50 t)振动碾压5遍,实测压实度平均值为93.4%,再振压累计至6遍,7遍,8遍时,实测压实度平均值分别为93.6%,93.7%,93.8%,未达到设计要求。经研究发现该填料击实曲线有左陡右缓的特点,故在施工中进行了如下压实试验:通过翻松洒水,增加其含水量碾压6遍后,实测压实度均达到设计要求。b.G210高速公路另一段,填料大部分为粉土,最大干密度为1.675 g/cm3,最佳含水量为14.9%。将土样实际含水量控制在ω0±2%以内时,压实度很难达到设计要求的95%。经研究分析后,在实际操作中采用如下施工方案:将粉土摊铺初步压实,抽取地下水,对路基普遍灌水,将土渗透一定时间后,含水量在20%左右时进行静压1遍,弱振1遍~2遍,再静压1遍~2遍,最后采用宝马压路机静压2遍。经检测其压实度达到96%~98%,符合设计要求。

2)含水量超出ω0±2%的填料,采取适当的施工方法后,压实度能达到设计要求。

a.当黏性土含水量大于ω0+2%时,施工中采用大功率振动压路机,增加碾压遍数,压实度达到设计要求。b.极细砂在几乎完全干燥状态下采用大功率压路机振动碾压,压实度达到设计要求。在干旱地区水源缺乏,砂路堤完全在干燥状态下振动碾压,而且其密实度不小于在最佳含水量下达到的密实度,经检测其压实度大于93%合格。c.粉砂土某挖方区粉砂土填料ω0=15.0%,ρdmax=1.85 g/cm3,检测天然含水量为19.6%,大于ω0达4.6%。因工期催得紧,施工中进行了压实试验:采用大功率羊足振动碾(自重25 t,激振力达60 t)碾压6遍,经检测其压实度代表值为94%,超过设计要求的93%,理论压实度超过设计压实度并经现场观察,未出现“弹簧土”现象。

3)细粒土少的材料,密实度对含水量变化不敏感,当进行超湿碾压时压实度容易达到设计要求。对于填石、砂砾、渗滤材料碎石和颗粒均匀砂等,对碾压时的含水量变化不敏感。因此,一般可不对含水量作控制,这类材料在实际操作中的成功经验是超湿碾压。对砂砾填料,地基条件允许时可以放水浸泡。

4)采用冲击式压路机施工时,碾压碎砾土一般对含水量不作控制,只需表面洒少量水就可以进行碾压,并且松铺厚度可放宽至50 cm~80 cm。

3结语

1)不同填料的密实度对含水量的敏感性是不相同的;同一填料含水量大于或小于ω0的密实度对含水量的敏感性也是不尽相同的。

2)为掌握不同填料密实度对含水量变化的反应,确定不同压实度的含水量适宜控制范围,建议通过试验路段进行不同含水量的压实试验。凡通过碾压使压实度能达到设计要求而又不致引起“弹簧土”的含水量范围,通常情况下都可以考虑作为路基施工中的填料含水量控制范围。

3)不同的压实度要求(如路基90区,93区和95区),建议采用不同的含水量控制范围。

4)对填料含水量控制范围作出调整时,应通过试验路段确定适宜的压实层厚、碾压遍数等试验参数,施工中严格执行并以现场实测的压实度作为最终的控制、验收标准。

5)某些情况下,为保持土体积的长期稳定性,控制含水量可能比控制密实度更重要。这时,就必须认真按照招标文件或相关技术要求严格控制含水量。

摘要:针对填料含水量对碾压效果的影响,介绍了公路路基不同填料种类和不同含水量要求,分析探讨了如何调整路基填料含水量的控制范围,以期在保证压实度质量的前提下,达到施工进度快、降低成本的目的。

关键词:路基填料,含水量,压实度,质量

参考文献

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