壓實度對高液限粘土力學性質(zhì)影響分析

孫云飚

(沈陽眾磊道橋有限公司)

1 引 言

在公路工程路基填筑過程中，路基填土后經(jīng)過碾壓到一定壓實度后才能保證路基整體穩(wěn)定性，對碾壓進行碾壓不僅可以減小路基的沉降，同時提高土集抗剪強度，路基填筑材料的土質(zhì)類別、級配組成、顆粒強度等直接影響路基填筑質(zhì)量及碾壓效果，對路基整體穩(wěn)定性、在車輛荷載作用下路基變形及破壞形式起到?jīng)Q定性作用，因此在路基施工過程中路基填筑和路基壓實對于路基施工時重要的兩個施工工序，通過試驗研究不同壓實度對高液限粘土力學性質(zhì)影響用于指導高液限粘土施工。

2 壓實度對高液限粘土力學性質(zhì)分析

2.1 不同壓實度CBR 值

為了分析不同壓實度情況下CBR 變化規(guī)律。分別按照壓實度90%、93%、95%、98%和100%進行成型試件，成型試件采用靜力壓實方法進行，成型試件時含水量按照擊實試驗確定最佳含水量及最大干密度控制計算出不同壓實度情況下，每個試件按照配合比確定的每種材料質(zhì)量和水進行稱重。試件成型后將將未脫模的試件浸泡在水中96 h 后，進行CBR 試驗采用路面強度儀進行。試驗結(jié)果見圖1 所示。

圖1 不同壓實度條件下土體CBR 值

從圖1 數(shù)據(jù)可以看出隨著壓實度逐步增大，路基土的密實度逐步增加，加州承載比相應提高，規(guī)范規(guī)定不同路基填筑層對CBR 值要求也不同，本試驗所得數(shù)據(jù)偏低，CBR 值不能達到上路床填挖方路段最低要求，為了能夠保證CBR 值達到規(guī)范要求，在適當提高壓實度情況下保證CBR 大幅度提升，當土體壓實度控制在93%時CBR 值近似與提高一倍。為滿足高等級公路路基對CBR 要求要提高路基各個結(jié)構(gòu)層壓實度。

2.2 不同壓實度下抗壓強度試驗

在進行無側(cè)限抗壓強度試驗，采用靜壓成型圓柱形試件15 cm×15 cm。按照壓實度90%、93%、95%、98%和100%進行靜壓成型，成型試件時含水量按照擊實試驗確定最佳含水量及最大干密度控制計算出不同壓實度情況下每個試件按照配合比確定的每種材料質(zhì)量和水進行稱重，為研究試件放置時間水分散失，將成型試件放入養(yǎng)生室進行養(yǎng)生，濕度為95%，溫度為30 ℃，將試件養(yǎng)生3 d、6 d、12 d、15 d 和18 d 后進行無側(cè)限抗壓強度試驗。結(jié)果見圖2 所示。

圖2 不同壓實度、不同放置時間下抗壓強度

由圖2 可以看出對試件進行加載過程中，隨著加載荷載的增加，試件破壞首先出現(xiàn)在試件頂面，隨著荷載逐步加大，試件頂面開始出現(xiàn)側(cè)向膨脹，隨后在短時間內(nèi)試件四周出現(xiàn)微小側(cè)向裂縫，側(cè)向裂縫逐步加大，隨著繼續(xù)加載試件上裂縫開始擴張，試件豎向裂縫接近貫通最終破壞，此時應力環(huán)上百分表指針停止轉(zhuǎn)動。

在壓實度相同情況下，試件隨著放置時間越長無側(cè)限抗壓強度逐步下降，對于不同壓實度情況下試件隨著放置時間越長無側(cè)限抗壓強度下降幅度存在一定變化，壓實度越大下降趨勢越緩慢。

圖3 不同壓實度下抗壓強度

從圖3 可以看出隨著壓實度逐步增加，抗壓強度逐步增大，放置時間越短抗壓強度越大，試驗數(shù)據(jù)整體出現(xiàn)線性變化趨勢。

2.3 不同壓實度下試件抗剪強度

為了研究試件抗剪強度，按照最大干密度和最佳含水量制備壓實度90%、93%、95%、98%、100%不等的試件，試件成型后放入濕度95%左右，溫度30 ℃養(yǎng)護箱中，分別對養(yǎng)生3 d、6 d、12 d、15 d 和18 d 試件進行抗剪強度試驗。結(jié)果見圖4 所示。

圖4 不同壓實度、不同放置條件下粘聚力

從圖4 可以看出當壓實度較高時隨著放置時間延長粘聚力逐步較小，粘聚力降低的幅度小;當壓實度較低時隨著放置時間延長粘聚力逐步較小，但粘聚力降低幅度較大;相同條件下土體壓實度增加時土顆粒間粘聚力逐漸增大。

圖5 不同壓實度、不同放置條件下的內(nèi)摩擦角

圖5 可以看出當壓實度不變情況下，試件內(nèi)摩阻角隨著放置時間越長呈現(xiàn)下降趨勢且壓實度越小下降幅度越大。

不同壓實度土體中粘聚力和內(nèi)摩阻角都發(fā)生變化。試驗中粘聚力變化幅度比內(nèi)摩阻角變化幅度要小，因此可以得出土體密實程度變化直接影響土體內(nèi)內(nèi)摩阻角。

2.4 不同壓實度回彈模量試驗

為了研究不同壓實度下回彈模量變化情況，按照最大干密度和最佳含水量制備壓實度為90%、93%、95%、98%、100%試件，每組為三個相同試件，試件成型后放入濕度95%左右，溫度30 ℃養(yǎng)護箱中，對養(yǎng)生18 d 試件進行抗剪強度試驗，試驗采用5 cm 承載板，測試中分級加載并記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)承載板單位壓力和回彈變形之間變化規(guī)律關系計算土體回彈模量。結(jié)果見圖6 所示。

圖6 不同壓實度下抗壓回彈模量

由圖6 可以看出不同壓實度與抗壓回彈模量之間關系曲線方程為

y=0.592X2+3.903 8X +22.496，其中0.593 代表不同壓實度對抗壓回彈模量敏感性，節(jié)距22.496 代表壓實度對抗壓回彈模量影響程度。

3 結(jié) 論

本文通過壓實度對高液限粘土力學性質(zhì)進行了分析，分別測定不同壓實度CBR 值、研究不同壓實度下抗壓強度試驗、不同壓實度下抗剪強度試驗，不同壓實度回彈模量試驗變化規(guī)律，隨著壓實度不斷增加抗壓強度、抗剪強度、回彈模量值相應增大，壓實度相同情況下試件放置越長力學性質(zhì)逐步下降?？傮w來說當壓實度越大時下降趨勢表現(xiàn)比較緩慢。

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