環(huán)境濕熱變化下皖西膨脹土路基工程性狀研究.pdf

1、膨脹土是一種對環(huán)境濕熱變化敏感，易吸水膨脹軟化、失水收縮干裂且反復(fù)變形的高塑性粘土，膨脹土地區(qū)路基工程的穩(wěn)定性，已成為當(dāng)前公路工程地質(zhì)中一個(gè)不可忽視的重要研究課題。結(jié)合實(shí)際工程，研究環(huán)境濕熱變化下膨脹土工程特性與路基工程性狀，并提出相應(yīng)的工程措施與施工控制標(biāo)準(zhǔn)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。依托皖西地區(qū)周集-六安高速公路建設(shè)項(xiàng)目，采用室內(nèi)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，重點(diǎn)研究皖西膨脹土的判別與分類標(biāo)準(zhǔn)、工程特性、路基

2、毛細(xì)水上升規(guī)律及處置方案、環(huán)境濕熱變化下膨脹土滲流與邊坡穩(wěn)定性分析方法，為膨脹土路基的合理設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，直接指導(dǎo)工程實(shí)踐，同時(shí)，為進(jìn)一步推動(dòng)膨脹土及非飽和土力學(xué)學(xué)科的發(fā)展做出學(xué)術(shù)上的貢獻(xiàn)。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 對反映和表征膨脹土脹縮機(jī)理和特性的指標(biāo)進(jìn)行深入探討，建立了含液限、塑性指數(shù)、自由膨脹率、黏粒含量、標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水量5指標(biāo)的膨脹土分類方法，并通過大量的試驗(yàn)給出了皖西膨脹土分類標(biāo)準(zhǔn)。
　　 對皖西膨

3、脹土的壓實(shí)特性、脹縮特性和強(qiáng)度與變形特性進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，全面闡述皖西膨脹土的壓實(shí)特性、脹縮特性和強(qiáng)度與變形特性的變化規(guī)律及其影響因素，并在此基礎(chǔ)上探討皖西膨脹土作為路基填料的工程適應(yīng)性。
　　 開展了皖西中膨脹土石灰改性與粉煤灰改性試驗(yàn)研究，系統(tǒng)分析了不同配比條件下改性土的物理指標(biāo)、壓實(shí)特性、脹縮指標(biāo)和力學(xué)特性的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上給出了皖西膨脹土改性方案及填筑控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　 采用數(shù)值模擬方法，開展了不同墊層材料的

4、膨脹土路基毛細(xì)水上升研究，同時(shí)開展毛細(xì)水上升示蹤模型試驗(yàn)，探討不同墊層材料和處置厚度對毛細(xì)水上升高度的影響，結(jié)合數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)的成果，提出了控制膨脹土路基毛細(xì)水效應(yīng)的基底處置方案建議。
　　 針對環(huán)境濕熱變化下膨脹土路基長期穩(wěn)定問題，建立了溫度—滲流—應(yīng)力三場耦合模型，以質(zhì)量守恒定律、線動(dòng)量平衡原理和能量守恒定律為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了非飽和土體溫度場-滲流場-應(yīng)力場三場耦合控制方程組，并用Galerkin法進(jìn)行了有限元離散。通過典型