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含黏粒砂土填方路基渗透特性及沉降预测研究

含黏粒砂土填方路基渗透特性及沉降预测研究

作者：刘恒湖北工业大学

学位级别：硕士

含黏粒砂土由于强度较高,常常用作高速公路的路基填方材料。其中黏粒的含量多少对其渗透性和强度均存在较大影响,从而也直接决定填方质量的好坏。依托麻阳高速项目含黏粒砂土填方段工程,通过对不同红黏土掺量下的砂土进行击实试验和渗... 详细信息

含黏粒砂土由于强度较高,常常用作高速公路的路基填方材料。其中黏粒的含量多少对其渗透性和强度均存在较大影响,从而也直接决定填方质量的好坏。依托麻阳高速项目含黏粒砂土填方段工程,通过对不同红黏土掺量下的砂土进行击实试验和渗透试验,从不同黏粒含量和不同压实度等方面研究含黏粒砂土的渗透和击实性能。在此基础上对该工程填方路基进行了跟踪沉降观测和沉降预测等方面的研究。主要进行了如下工作:首先,针对砂土地基在雨后易发生冲刷引起的沉降破坏,在砂土中掺加一定量红黏土对砂土路基进行改良。对改良后的含黏粒砂土渗透试验,得到不同黏粒含量下砂土的渗透系数,发现其渗透系数随黏粒含量的增加而不断减小。其次,通过击实试验,研究不同压实度对含黏粒砂土路基的影响。对不同压实度的土样进行了渗透试验,结果认为:相同黏粒含量砂土随着压实度的增加,其渗透系数在不断减小,相同压实度的含黏粒砂土其渗透系数随黏粒含量的增加也不断减小。然后,分别选取堆载预压处理的K147+510处、砂垫层处理的K149+650处以及水泥搅拌桩处理的K151+120处等三个典型断面,进行长达288天跟踪沉降观测。得到沉降观测结果:K147+510断面的最终沉降量为416mm,K149+650断面的最终沉降量为445mm,K151+120断面的最终沉降量为494mm。三个典型断面的沉降变化规律为:随着沉降时间的增长,路基上部荷载持续增加,土体固结速率加快,沉降变化速率逐渐增大;当填筑到设计高度时,上部荷载不再继续增加,土体固结开始趋于稳定,沉降速率逐渐减小,达到最终沉降量。最后,建立了等时距灰色GM(1,1)模型,利用MATLAB编程对K150+480断面进行沉降预测。将等时距灰色GM(1,1)模型预测结果与双曲线法和三点法的沉降预测结果进行对比分析,发现采用的实测沉降数据序列组数越多、时间间隔越大,模型的预测结果精度就越可靠。等时距灰色GM(1,1)模型较其他预测方法更适合麻阳高速项目含黏粒砂土填方路段的沉降预测。

关键词：含黏粒砂土渗透性沉降观测灰色模型沉降预测

青岛地区含黏粒砂土动力特性及累计变形试验研究

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青岛地区含黏粒砂土动力特性及累计变形试验研究

作者：宋晓丽青岛理工大学

学位级别：硕士

青岛地区典型含黏粒砂土层地基在长期循环列车荷载作用下,会严重影响路基稳定性能和铁路运营的安全。国内外许多学者研究了循环荷载作用下软弱土层,砂土的动力特性和永久变形,积累了丰富的研究成果和经验,但鲜少有循环列车荷载作用下含... 详细信息

青岛地区典型含黏粒砂土层地基在长期循环列车荷载作用下,会严重影响路基稳定性能和铁路运营的安全。国内外许多学者研究了循环荷载作用下软弱土层,砂土的动力特性和永久变形,积累了丰富的研究成果和经验,但鲜少有循环列车荷载作用下含黏粒砂土动力特性以及变形机理方面的研究。本论文主要基于GDS共振柱,研究有效围压、干密度、黏粒含量等对含黏粒动力特性G-γ、D-γ曲线、剪切波速的影响;基于GDS动三轴等试验仪器,研究循环列车荷载作用下,循环振次、振动频率、有效围压等对含黏粒砂土的永久变形的影响。主要研究内容及试验结果如下:（1）通过福建标准砂和马来西亚高岭土制作试验重塑土样,进行室内试验,测试其物理力学性质。试验结果显示:马来压西高岭土属于中等压缩性土,具有极低的渗透性。（2）含黏粒砂土层动剪切模量随应变的增加而减小,随干密度、有效围压的增加而增加,随黏粒含量的增加而减小;含黏粒砂土阻尼比随应变的增加而增加,随黏粒含量的增加而增加;含黏粒砂土随着动应变的增加,围压与阻尼比的关系并不明确,但有增加的趋势;在小应变情况下,含黏粒砂土的阻尼比随干密度的变化情况不明显,但随着应变的增加,有增长趋势;Hardin-Drnevich模型能较好的拟合G-γ曲线;剪切波速随有效围压、干密度的增加而增加,随黏粒含量的增加有先降低后增加的趋势。（3）对比含黏粒与无黏粒砂土:在不同围压下动应变随动剪切模量的变化趋势一致,无黏粒砂土的动剪切模量要高于含黏粒砂土的动剪切模量;青岛地区含黏粒砂土的阻尼比随围压、干密度和黏粒含量的增加而增加,含黏粒与无黏粒砂土阻尼比与动应变的变化趋势一致,含黏粒砂土的阻尼比高于无黏粒砂土的阻尼比。归一化后的试验点的走势与归一化之前变化趋势一致;无黏粒砂土较含黏粒砂土离散范围小;且随着动应变的增加,动剪切模量比由线性向非线性转换。（4）青岛地区不同含黏粒砂土层根据各土层的累计应变增长趋势,将第五层、第十二层归为稳定性含黏粒砂土层,将第九层含黏粒砂土层定义为临界型。含黏粒砂土层累计变形过程可以分为两个阶段:第一个阶段为振次0～2000次,轴向累计应变的发展最快,累计应变可以达到最终总变形量60%～80%,第二阶段,振次超过2000次后,累计应变增长速度变缓。累计应变和孔压比随随振次的增加而增加,随有效围压、振频的增加而减小;对比Barksdale模型、Monismith模型,发现Barksdale模型对实验数据的拟合效果更好。

关键词：循环荷载含黏粒砂土动剪切模量剪切波速阻尼比累计塑性应变

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含黏粒砂土颗粒级配对渗透性的影响研究

中外公路 2022年第6期42卷 179-182页

作者：许兆栋李鸣洪昌伟胡其志中交路桥南方工程有限公司北京市101149 湖北工业大学土建学院湖北武汉430068

广西宾阳地区广泛分布着含黏粒砂土,是常用的路基填方材料,在其中加入一定量黏粒可以改变土体的颗粒级配特性,获得较好的填方效果,但也会对土体的渗透特性产生影响进而影响路基填方质量。通过对掺加黏粒的砂土进行颗粒级配分析试验,获... 详细信息

广西宾阳地区广泛分布着含黏粒砂土,是常用的路基填方材料,在其中加入一定量黏粒可以改变土体的颗粒级配特性,获得较好的填方效果,但也会对土体的渗透特性产生影响进而影响路基填方质量。通过对掺加黏粒的砂土进行颗粒级配分析试验,获得不同黏粒含量砂土的不均匀系数和曲率系数;对具有不同级配指标的含黏粒砂土进行变水头渗透试验,分别得到不均匀系数、曲率系数与渗透系数之间的关系。试验结果表明:随着含黏粒砂土的不均匀系数逐渐增大,其渗透系数不断减小;而随着曲率系数的逐渐增大,渗透系数出现由小到大的渐进变化过程;不均匀系数的增大使土颗粒的限定粒径增大,在相同空隙率下能填充的粒径也越多,孔隙填充更充分,进一步减小渗透系数,降低渗透性。

关键词：含黏粒砂土级配指标渗透试验路基填方

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含水量对水泥加固含黏粒砂土的强度影响

地基处理 2022年第S1期4卷 6-13页

作者：魏骁 KU Taeseo 杨仲轩浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 新加坡国立大学土木与环境工程系新加坡119077 建国大学土木与环境工程系韩国首尔05029

水泥加固是有效且常用的土体加固方法之一。工程上采用无侧限抗压强度衡量土体加固效果,但是由于土体加固后的强度受多种因素的复杂影响,目前尚无统一的方法可以合理表征和预测土体经水泥加固后的强度。本研究利用土单元体试验方法,研... 详细信息

水泥加固是有效且常用的土体加固方法之一。工程上采用无侧限抗压强度衡量土体加固效果,但是由于土体加固后的强度受多种因素的复杂影响,目前尚无统一的方法可以合理表征和预测土体经水泥加固后的强度。本研究利用土单元体试验方法,研究了含水量对于水泥加固含细粒砂土强度的影响,建议采用“水胶比”用于水泥加固含黏粒砂土的配合比设计;还研究了含水量对加固后砂土的剪切波与超声波速的影响,利用剪切波和超声波速表征加固后土体的无侧限抗压强度,且该经验关联基本不受含水量、水灰比、水泥掺入比和养护龄期的影响,可以用于现场强度检测和监测。最后,对含水量影响水泥加固土体强度的机理进行了探讨。

关键词：水泥加固含黏粒砂土强度波速含水量细粒含量

相对密实度对含黏粒砂土动剪切模量与阻尼比影响的试验研究

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地震工程学报 2021年第2期43卷 396-403页

作者：孟凡超赵云辉郑志华防灾科技学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201

利用GCTS共振柱系统开展一系列含黏粒砂土的动力特性试验,研究相对密实度对含黏粒砂土动剪切模量和阻尼比的影响,并探讨其影响规律。试验结果表明:相对密实度对动剪切模量、动剪切模量比、阻尼比、最大动剪切模量均有影响。动剪切模量... 详细信息

利用GCTS共振柱系统开展一系列含黏粒砂土的动力特性试验,研究相对密实度对含黏粒砂土动剪切模量和阻尼比的影响,并探讨其影响规律。试验结果表明:相对密实度对动剪切模量、动剪切模量比、阻尼比、最大动剪切模量均有影响。动剪切模量随着相对密实度的增加而变大,但动剪切模量增大的幅度更大;当黏粒含量较小时,动剪切模量比随相对密实度的增加而变大,当黏粒含量较高(≥16%)时,相对密实度对动剪切模量比基本没有影响。阻尼比随相对密实度的增加逐渐变小;最大动剪切模量随相对密实度的增加而增大,但黏粒含量不同,其最大动剪切模量增大幅度不同,同时建立最大动剪切模量随相对密实度变化的关系式,并给出相关参数。

关键词：相对密实度共振柱动剪切模量阻尼比含黏粒砂土