畢節(jié)地區(qū)紅黏土路用性能試驗(yàn)研究

楊昌盛+文遠(yuǎn)松+羅翱

摘要：本文對畢節(jié)地區(qū)紅黏土作為路基進(jìn)行了研究，分別研究了紅黏土承載比試驗(yàn)、浸水試驗(yàn)、回彈模量試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)，結(jié)果表明紅黏土在含水率達(dá)到26%時(shí)水穩(wěn)性較好?；貜椖Ａ颗c含水率用冪函數(shù)擬合具有較好相關(guān)性。壓縮系數(shù)隨著壓實(shí)度增大而減小，隨著壓實(shí)度增大壓縮系數(shù)趨于平穩(wěn)。紅黏土作為道路路基在貴州畢節(jié)地區(qū)具有良好路用性能。

關(guān)鍵詞：畢節(jié)地區(qū)紅黏土；承載比；回彈模量；固結(jié)試驗(yàn)

中圖分類號：TU446 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）30-0155-03

1工程概況

雙山新區(qū)梨新大道路線全長6.67km。1標(biāo)段起點(diǎn)位于杭瑞高速公路梨樹岸，起點(diǎn)樁號為K2+345：終點(diǎn)位于甘河溝新寨岸，終點(diǎn)樁號為K2+850。合同段全長365m，全線采用雙向八車道城市主干道設(shè)計(jì)，跨甘河溝河谷。

2畢節(jié)地區(qū)紅黏土特強(qiáng)度性研究

2.1承載比試驗(yàn)

對紅黏土進(jìn)行浸水承載比試驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制CBR、壓實(shí)度與含水率關(guān)系曲線，結(jié)果見圖1所示。

圖1可知紅黏土CBR值隨含水率變化而變化，隨著擊實(shí)次數(shù)增加CBR峰值不斷增大，峰值對應(yīng)含水率逐步減小。當(dāng)含水率在20-25%時(shí)，擊實(shí)次數(shù)30次和50次，CBR值和壓實(shí)度隨著含水率增加而增大。擊實(shí)次數(shù)98次時(shí)CBR值和壓實(shí)度逐步減小，隨著擊實(shí)功增大CBR和壓實(shí)度逐步增大，當(dāng)含水率大于25%時(shí)CBR值和壓實(shí)度下降趨勢較大。當(dāng)含水率20-31%時(shí)，擊實(shí)次數(shù)多少對紅黏土CBR值均滿足規(guī)范要求。

2.2紅黏土浸水試驗(yàn)

對紅黏土進(jìn)行浸水試驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制浸水前后干密度、膨脹率與含水率關(guān)系曲線，結(jié)果見圖2所示。

圖2可知隨著含水率不斷增加紅黏土膨脹率不斷降低，當(dāng)含水率達(dá)到25%時(shí)膨脹率趨于平穩(wěn)。含水率小于25%時(shí)浸水前后干密度變化明顯且當(dāng)增大擊實(shí)功時(shí)可增大干密度，當(dāng)含水率大于25%時(shí)浸水后干密度變化較小，說明紅黏土在含水率25%時(shí)水穩(wěn)性好，建議施工控制含水率在25%左右。

2.3紅黏土回彈模量試驗(yàn)

2.3.1紅黏土回彈模量試驗(yàn)

對畢節(jié)地區(qū)紅黏土進(jìn)行回彈模量試驗(yàn)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制壓實(shí)度與回彈模量關(guān)系曲線，結(jié)果見圖3所示。

圖3看出畢節(jié)地區(qū)紅黏土回彈模量隨著壓實(shí)度增大而增大，含水率不變情況下壓實(shí)度是影響回彈模量主要因素，壓實(shí)度越大，路基越密實(shí)，強(qiáng)度越高，回彈模量越大。在含水率29.5%、壓實(shí)度90%時(shí)畢節(jié)地區(qū)紅黏土修正回彈模量30.6MPa，滿足規(guī)范規(guī)定路基回彈模量最小值30MPa。

2.3.2回彈模量與含水率關(guān)系

對含水率20.5%、22.0%、26.5%和29.5%，壓實(shí)度90%、93%和96%試件進(jìn)行不浸水回彈模量試驗(yàn)，路基回彈模量與含水率關(guān)系見圖4所示。

2.4紅黏土固結(jié)試驗(yàn)

2.4.1紅黏土固結(jié)試驗(yàn)

對含水率22.5%，壓實(shí)度90%、93%、96%：含水率26.5%，壓實(shí)度90%、93%、96%，壓實(shí)度94%，含水率18.5%、20.5%、22.5%和26.5%試樣進(jìn)行單軸固結(jié)試驗(yàn)。壓縮變形系數(shù)與含水率關(guān)系見圖5所示。

圖5可知在相同垂直壓力情況下，壓縮變形系數(shù)隨著含水率增加而增大，垂直壓力較小時(shí)壓縮系數(shù)隨著含水率變化不大，垂直壓力較大時(shí)壓縮變形系數(shù)隨著含水率增大而顯著增大。

2.4.2壓縮變形系數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系

含水率不變情況下，壓縮變形系數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系曲線見圖6所示。

圖6表明在含水率不變時(shí)壓實(shí)度越大，壓縮變形系數(shù)越小。

2.4.3壓縮系數(shù)與含水率關(guān)系

對壓實(shí)度94%，含水率18.5%、20.5%、22.5%、24.5%、26.5%試樣進(jìn)行單軸固結(jié)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖7所示。

圖7可知畢節(jié)地區(qū)紅黏土壓縮系數(shù)隨試樣含水率增加而增大，當(dāng)含水率小于最佳含水率時(shí)壓縮系數(shù)變化不大，當(dāng)含水率大于最佳含水率時(shí)壓縮系數(shù)增長速度較快。

2.4.4壓縮系數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系

對壓實(shí)度90%、93%、96%，含水率22.5%、26.5%試樣進(jìn)行單軸固結(jié)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖8所示。

圖8可知壓縮系數(shù)隨著壓實(shí)度增大而減小，隨著壓實(shí)度增大壓縮系數(shù)趨于平穩(wěn)。畢節(jié)地區(qū)紅黏土壓縮系數(shù)小于0.1MPa^-1，滿足公路路基施工技術(shù)規(guī)范要求，故直接用于路堤填筑。

3施工分析

3.1施工方案

路床及上路堤采用非紅黏土填料填筑，1.5m以下紅黏土路堤采用粘土包邊處理。紅黏土路堤兩側(cè)包邊厚度為2.5m，內(nèi)部填料為夯實(shí)畢節(jié)地區(qū)紅黏土，采用水平分層填筑分層碾壓。在底部鋪設(shè)一層碎石料墊層，碎石墊層厚度50cm，碎石墊層上鋪設(shè)一層防滲土工布。

3.2施工質(zhì)量檢驗(yàn)

3.2.1現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)

不同工況下碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系見圖10所示。

圖10可知壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)增加而增大，在靜壓一遍、強(qiáng)振六遍工況下路基壓實(shí)度達(dá)到90.3%：在靜壓一遍、弱振一遍、強(qiáng)振四遍工況下壓實(shí)度達(dá)到91.5%，在靜壓一遍、強(qiáng)振四遍、弱振兩遍后壓實(shí)度達(dá)到90.4%，CBR試驗(yàn)插值壓實(shí)度87.3%時(shí)CBR值為3.5%，滿足規(guī)范規(guī)定下最小強(qiáng)度要求。

3.2.2路基含水率監(jiān)測結(jié)果分析

圖11可以紅黏土含水率由27.7%上升到30.9%是由于夏季受降雨影Ⅱ向，含水率出現(xiàn)下降且穩(wěn)定于29.4%，說明紅黏土含水率接近碾壓含水率保證路基強(qiáng)度與水穩(wěn)性。

4結(jié)論

隨著含水率不斷增加紅黏土膨脹率不斷降低，當(dāng)含水率達(dá)到25%時(shí)膨脹率趨于平穩(wěn)。含水率小于25%時(shí)浸水前后干密度變化明顯且當(dāng)增大擊實(shí)功時(shí)可增大干密度，當(dāng)含水率大于25%時(shí)浸水后干密度變化較小，說明紅黏土在含水率25%時(shí)水穩(wěn)性好，回彈模量在同一含水率下隨著壓實(shí)度增加而增大，壓實(shí)度相同時(shí)隨著含水率增加而減小，紅黏土回彈模量與含水率可以用冪函數(shù)去擬合，具有較好相關(guān)性。壓縮系數(shù)隨著壓實(shí)度增大而減小，隨著壓實(shí)度增大壓縮系數(shù)趨于平穩(wěn)。

紅黏土碾壓在靜壓一遍、強(qiáng)振六遍工況下路基壓實(shí)度達(dá)到90.3%：在靜壓一遍、弱振一遍、強(qiáng)振四遍工況下壓實(shí)度達(dá)到91.5%，同時(shí)獲得較高CBR值和較好水穩(wěn)定性，有利于路基長期穩(wěn)定性。根據(jù)壓實(shí)度與強(qiáng)度、壓縮系數(shù)和膨脹率關(guān)系，得出畢節(jié)地區(qū)紅黏土路堤壓實(shí)度下限值為90%。endprint