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公路工程压实红黏土弹性模量试验分析.pdf
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1、总661期2023年第31期(11月 上)1 工程概况某公路工程沿线分布大量红黏土,红黏土液限较高,一般情况下不适用于路基填料。但本工程受造价控制、红黏土数量大、换填难度高等因素的影响,决定采红黏土作为路基填料。路基工程完工后,在短时间内各项指标能够达到路用性能要求。由于本工程位于多雨湿润的地区,随着公路通车时间的增长,公路路基在干湿循环和行车荷载反复作用的环境下,使得水分进入路基中影响红黏土的回弹模量,所以有必要在路基施工前试验研究压实红黏土弹性模量,作为判断路基强度的依据。2 公路工程压实红黏土弹性模量试验2.1 红黏土基本物理性质本试验采用的红黏土样本来自公路沿线地基土,从地表处取土,土
2、质较为均匀,含有少量的小石块、植物残体以及其他杂质。红黏土呈黄褐色、棕红色,土样为粒状,天然含水量较高,黏聚性相对较大,符合红黏土的典型性特征。本文对红黏土的基本物理指标进行试验,以掌握压实红黏土的力学性质。2.1.1 天然含水率试验此项物理性能指标主要反映土样的干湿程度,在试验中采用酒精燃烧法、烘干法进行试验检测,再根据土中水的质量与土颗粒质量比重计算含水率。本试验土样天然含水率平均值为37.56%。2.1.2 密度试验采用环刀法试验测定原状土密度,根据湿土质量与试样体积的比值求出土的湿密度,再结合考虑含水率因素,计算得出土样的干密度。本试验土样的环刀质量为44.56 g,环刀加土质量为15
3、0.44 g,环刀体积为60 cm,土样湿密度为1.76 g/cm,土样干密度为1.279 4 g/cm。2.1.3 颗粒分析试验采用筛分法试验分析土样颗粒,试验检测结果为:粒 径 小 于 40、20、10、5、2、1、0.5、0.25、0.10、0.075 mm 的颗粒含量分别为 100%、88.8%、72.4%、62.4%、34.5%、12.4%、9.4%、7.23%、5.6%、0.76%;土样不均匀系数为5.29,曲率系数为1.25,判定土样为不均匀土,级配良好。2.1.4 界限含水率试验液限、塑限两项指标是土样分类的重要指标,在试验检测过程中采用液塑限联合测定仪进行检测,先将土样调成膏
4、状,再将其放置在检测仪器上测定土样液塑限1。试验结果为:土样塑限为37.4%,塑性指数为19.6,液限为57%,液性指数为0.008 16,判断土样为高液限黏土,属于硬塑土。2.1.5 重型击实试验采用湿法和干法试验测定最佳含水量、最大干密度,再通过重型击实试验确定两者的次数变化关系。1)湿法。适用于含水量较高土样的试验检测,此类土样只需人工去除土样中的杂质,不用筛分土粒,对土样击实,风干处理剩余土样,含水量递减速率为2%3%,之后再闷料24 h,得到最终试样。2)干法。采用四分法取样,共取5盆土样,每盆土样含水率以2%3%的增幅进行配制,闷料24 h后用于击实试验。湿法的击实次数为94次、6
5、8次、50次。3)试验结果。湿法检测的土样最大干密度为1.72 g/cm,最佳含水量为36.4%;干法检测的土样最大干密度为1.74 g/cm,最佳含水量为34.6%。根据试验检测结果可知,采用干法试验检测的最大干密度相对更大,采用湿法试验检测的最佳含水量相对更大。原因在于湿法检测得到的最佳含水量包括矿物结合水,导致湿法下的最佳含水率相对较大,最收稿日期:2023-03-16作者简介:张锐敏(1985),男,工程师,从事公路桥梁施工工作。公路工程压实红黏土弹性模量试验分析张锐敏(中建路桥集团有限公司,河北 石家庄 050000)摘要:为确保路表弯沉值达到技术规范要求,延长公路使用寿命。以某公路
6、工程为依托,分析压实红黏土弹性模量试验的应用。研究表明,采用红黏土作为公路路基填料前,需通过试验确定红黏土基本物理性质,按照弹性模量试验方法对压实红黏土进行弹性模量试验,分析干湿循环作用下压实红黏土回弹模量的衰减规律,为设计红黏土路基弹性模量值提供依据。关键词:公路工程;压实红黏土;弹性模量中图分类号:U416.2文献标识码:B88交通世界TRANSPOWORLD大干密度相对较小,由于在路基施工中会存在结合水,且结合水很难去除,因此湿法检测结果更加贴合实际。4)击实试验。在击实次数为94次的试验条件下,配土含水率为37.4%,土重4 245 g,湿密度为2.34 g/cm,击实后含水率为36.
7、43%,干密度为1.718 1 g/cm。根据试验结果可知,在最佳含水率的情况下击实土样能够达到最大干密度,随着击实次数的增加,最大干密度也随之增大,因此在红黏土路基施工中需采用适当增加压实次数的方式提高土体密实度2。2.2 弹性模量试验方法2.2.1 试验原理在弹性模量测定中采用室内试验测定回弹模量,通过对试件加载卸载,测定一级荷载下的回弹变形。在测定过程中,要考虑承载板单位压力、承载板直径、单位压力回弹变形和土的泊松比等系数。测定后,需要对回弹模量数据进行处理,运用修正系数调整回弹变形,确保回弹模量的测定条件与实际施工环境更加接近3。2.2.2 试验仪器采用最大压力为1 500 N的杠杆压
8、力仪;直径5 cm、高8 cm的承载板;内径10 cm、高12.7 cm的试筒,金属材质,试筒套环高为5 cm;2块千分表;1只秒表。2.2.3 试验步骤1)在晴天干燥条件下取土样,取土时用橡皮锤敲碎大粒径土样,用5 mm筛对土样筛分,将筛余土样带回实验室。2)对土样进行风干处理,采用酒精燃烧法测定土样含水率;配置一定质量的试样,加入一定量水,测定试样所需干密度、压实度、最大干密度、所需原土样质量、土样原始含水量、土样湿密度4。3)根据计算得到的数据,用电子天平称量所需的土样质量,准备不锈钢盆,将土样放入盆中,加入水并搅拌均匀,测定土样含水率是否达到所需含水率,用保鲜膜包裹土样,闷料一夜。闷料
9、后进行重型击实试验。4)采用大击实筒,执行重型击实标准,分层加料后压实,共分三层加料;制备土样后,采用回弹模量仪测定土的回弹模量。2.3 干湿循环作用下压实红黏土回弹模量试验2.3.1 先干后湿试验1)试样制备。制备20组标准击实试样,试样直径均为 15.2 cm,高为 12.0 cm。试样压实度分别为 85%、90%、93%、96%,含水率分别为 29%、32%、34.6%、37%、40%。如试样1号要求的压实度为85%,要求含水量为 29%,实际压实度为 84.6%,实际含水率为29.5%;试样2号的要求压实度为90%,要求含水量为29%,实际压实度为90.2%,实际含水率为28.7%。一
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