【博士】土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量控制方法研究【2006】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：道路與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2006年　　隨著高等級(jí)公路向西部山區(qū)延伸，必將大量遇到采用土石混合料填筑路基的情況。由于土石混合料的級(jí)配組成、含水狀態(tài)極不均勻，與一般細(xì)粒土有顯著不同，沿用細(xì)粒土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法，必然存在標(biāo)準(zhǔn)干密度的確定、檢測(cè)方法的適用性及評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性等問(wèn)題。以往結(jié)合土石壩和公路工程建設(shè)，對(duì)土石混合非均質(zhì)填方的壓實(shí)質(zhì)量開(kāi)展了研究，但至今土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法仍無(wú)法滿足實(shí)際的應(yīng)用要求，有待進(jìn)一步的完善、補(bǔ)充和改進(jìn)。本文在室內(nèi)外試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量控制指標(biāo)及相應(yīng)的檢測(cè)方法?！　?(1)首先，采甩自行加工的大型擊實(shí)儀對(duì)不同最大粒徑及粗顆粒含量的土石混合料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到了粗顆粒含量、最大粒徑、級(jí)配、擊實(shí)功及不同等效處理方法等因素對(duì)土石混合料最大干密度的影響規(guī)律。此外，還開(kāi)展了其它路用性能試驗(yàn)研究，得到了粗顆粒含量對(duì)土石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、CBR及回彈模量的影響規(guī)律?！　?(2)根據(jù)高斯散度定理，求出顆粒體力和表面力的相互關(guān)系，建立球狀顆粒體宏觀應(yīng)力與微觀接觸力之間的關(guān)系。通過(guò)引入顆粒形狀修正系數(shù)、等效半徑及顆粒接觸密度分布函數(shù)等參數(shù)，進(jìn)而求出了土石混合料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系中的剛度矩陣，分析了不同因素對(duì)土石混合料力學(xué)特性的影響規(guī)律?！　?(3)對(duì)現(xiàn)行土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量控制指標(biāo)和檢測(cè)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)控制指標(biāo)之間的相互關(guān)系及適用范圍，提出以壓實(shí)度作為土石混填路基的壓實(shí)質(zhì)量控制指標(biāo)。同時(shí)，根據(jù)目前檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)及承載力與壓實(shí)度之間的關(guān)系，提出采用靜力貫入法來(lái)檢測(cè)路基的壓實(shí)質(zhì)量?！　?(4)以壓實(shí)度作為控制指標(biāo)，首先必須解決好土石混合料最大干密度的確定問(wèn)題。對(duì)于不同粗顆粒含量的土石混合料，通過(guò)引入細(xì)粒土干密度的校正系數(shù)來(lái)確定其最大干密度，其中校正系數(shù)與密度干涉系數(shù)、粗顆粒含量等參數(shù)有關(guān)。對(duì)于超粒徑的土石混合料，一般情況下可采用等量替換法通過(guò)中型擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)出其最大干密度，當(dāng)土石混合料為連續(xù)級(jí)配時(shí)，也可通過(guò)剔除法試驗(yàn)結(jié)果的推定分析來(lái)確定其最大干密度?！　?(5)為了驗(yàn)證靜力貫入式路基壓實(shí)度檢測(cè)方法的可行性，自行研制了大型自動(dòng)壓力儀及其相關(guān)設(shè)備，用大型擊實(shí)筒配制不同壓實(shí)度、粗顆粒含量、最大粒徑及含水量的試樣進(jìn)行貫入試驗(yàn)，得到了合理的貫入桿直徑、貫入深度，及土石混填路基壓實(shí)度與貫入荷載、粗顆粒含量、最大粒徑及含水量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，并提出了相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)方法?！　?(6)針對(duì)不同貫入深度時(shí)的貫入荷載，提出了通過(guò)土體的極限承載力和沿深度變化的修正系數(shù)確定的方法，其中極限承載力采用極限分析中上限法——能量法來(lái)求解，求解過(guò)程中考慮了土體重力的影響?！　?(7)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段施工，開(kāi)展了靜力貫入式路基壓實(shí)度檢測(cè)試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明，本文提出的土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量控制方法有效、實(shí)用?！　?

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