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南疆大温差荒漠区水泥稳定砂砾基层拱胀发展机理及预防

南疆大温差荒漠区水泥稳定砂砾基层拱胀发展机理及预防

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作者：罗璇重庆交通大学

学位级别：硕士

研究地处南疆大温差荒漠地区,由于该地区地势辽阔、人烟稀少且砂砾资源丰富,公路基层常采用水泥稳定砂砾混合料。但近10多年来,随着气候的变化、以及水泥稳定砂砾混合料级配及水泥含量的变化,在此地区特殊的气候条件下、使用水泥稳定砂... 详细信息

研究地处南疆大温差荒漠地区,由于该地区地势辽阔、人烟稀少且砂砾资源丰富,公路基层常采用水泥稳定砂砾混合料。但近10多年来,随着气候的变化、以及水泥稳定砂砾混合料级配及水泥含量的变化,在此地区特殊的气候条件下、使用水泥稳定砂砾混合料作为基层的沥青路面出现一种新型拱起病害,已严重影响公路的路面性能和交通安全。本文针对南疆大温差干旱区出现的沥青路面拱起开裂病害,围绕该病害的预防技术,从以下几个方面进行研究:第一,在课题已有研究基础上,统计拱胀病害外在表现规律与技术特点,对病害产生原因进行初步分析;第二,对以往课题组研究所得的温度数据及规律,从热量吸收释放规律对拱胀机理进行分析,并研究温度应力与拱胀形成关系;第三,采用控制变量法,通过仿真模拟对拱胀形成及演变进行分析,利用正交试验,研究多因素影响下拱胀的发展;第四,通过研究拱胀病害造成的危害,对三类影响拱胀预防的因素进行分析;第五,通过仿真建模,研究拱胀的预防及处治措施,并对新建与已建成道路分别形成最优方案。研究结果表明:拱胀病害产生的诱发因素是研究地的大温差,外因是基层内部的热量吸收与释放不平衡,内因是水稳砂砾混合料的膨胀性;环境温度与路表温度以及路表温度与水稳结构层内温度存在着较强的相关性;水稳基层内部吸热量总是大于放热量,因此水稳基层内部热量累积,吸热与放热达到不平衡状态,从而产生温度应力,导致基层发生拱胀。温差以及基层混合料的级配类型对膨胀和拱胀位移有显著性影响。预防拱胀的可控因素为水泥稳定砂砾混合料的膨胀性;半可控因素为施工时段;不可控因素为天气。沥青路面与水泥稳定砂砾基层施工宜在3月～5月、9月～11月太阳升起后气温达到10℃以上、以及6月～9月考虑施工较为适宜。拱胀危害等级为无风险等级为0～18mm,可承受风险等级为18～30mm,预警风险等级为30～52mm,不可承受风险等级为50～+∞。经研究发现,预埋法对预防拱胀病害有着良好的效果。对于新建道路的最佳预埋法方案为预埋件的埋设间距为50m,弹性体的孔隙比为3.9%;对于已建道路的拱胀处治最佳预埋法方案,水稳基层级配为CC2-A、CC2-B及CC2-C的埋设间距为250m,弹性体孔隙比为3.9%。水稳基层级配为CC2-D埋设间距为50m,弹性体孔隙比为3.9%。

关键词： cement-stabilized gravel grassroots heat take precautions against pre-installation method

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