CN103487562B

CN103487562B - 一种南方高液限土路基压实湿度设计方法

Info

Publication number: CN103487562B
Application number: CN201310259708.4A
Authority: CN
Inventors: 张军辉; 郑健龙; 尹志勇; 周宇; 姚永胜; 岑广明
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: CN103487562A

Abstract

本发明公开了一种南方高液限土路基压实湿度设计方法，包括以下步骤：高液限土室内击实试验方法选择研究；高液限土的压实特性研究；高液限土的强度特性研究；高液限土的水稳定性研究。本发明通过以室内试验研究为基础，通过对南方高液限路基土干法和湿法击实方法选择、压实特性、强度特性以及水稳定性等的研究，提出路基土的压实含水率范围，本发明为高液限土直接用于路基填料提供了理论依据，解决了南方高液限土填筑路堤的技术难题，对工程质量控制提供了明确的方法，能有效利用资源，节约成本，减小环境污染。此外，本发明操作方便，减少了成本，有着很好的实际应用价值。

Description

一种南方高液限土路基压实湿度设计方法

技术领域

本发明属于高液限土技术领域，尤其涉及一种高液限土路基压实湿度的设计方法。

背景技术

高液限土具有高液限、高天然含水率等特点，易导致路堤的失稳、不均匀沉降和沉陷等破坏，而高液限土在我国南方地区分布范围较广，如果废弃，将造成资源的巨大浪费，而且需要大面积的弃土场和取土场，显然在当今用地日趋紧张的状况下简单的废弃换填的方法越来越不可行；若利用石灰等稳定材料改良处治，又会造成环境污染，增加建设成本，大大延长工期，因此，确定高液限土直接用于路堤填筑的压实湿度设计方法，对于提高高液限土路基修筑水平，具有重要的经济和社会价值。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种南方高液限土路基压实湿度设计方法，旨在解决直接利用高液限土用于路堤填筑的压实湿度设计方法的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种南方高液限土路基压实湿度的设计方法，该高液限土路基压实湿度的设计方法包括以下步骤：

确定高液限土室内击实试验方法；

高液限土的压实性试验；

高液限土的强度特性的变化；

高液限土的含水率对路基的稳定性。

进一步，选择研究选择湿法击实作为南方高液限土击实试验方法。

进一步，高液限土的压实性试验，通过对大于5组典型高液限土样在不同含水率下分别以三种不同击实功(98击、50击、30)击进行击实，得出在一定含水率范围内土的压实度随压实功的增加而增大，当含水率达到一定程度时高液限土在击实过程中已表现出橡皮土特征，即随着击实功的增加土的压实度没有提高，过多的击实功容易造成土体内部剪切破坏。从而确定土样出现橡皮土的含水率范围。

进一步，高液限土的强度特性的变化：制作4～5种不同含水率的试样，对每种含水率的试样进行三种不同击实功(98击、50击、30击)的CBR试验，得到土样CBR值满足规范要求的含水率范围。

进一步，开展高液限土的含水率对路基的稳定性影响研究：不同击实功作用下，土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减，说明偏湿状态下碾压的高液限土路基其水稳定性要好些；相同制样含水率条件下，击实功越大，土样越密实，其膨胀量越小，说明增大土体密度有利于提高土体的水稳定性。

进一步，高液限土填料的技术要求：压实性试验时未出现橡皮土现象的含水率范围和强度特性试验CBR值能满足规范要求的含水率范围的重叠部分可直接对其碾压，将此重叠含水率范围定义为OMC～OMC+x％，发明人前期研究表明，南方湿热地区高液限土通过翻晒，含水率每天可以降低2％左右，考虑到施工单位可以接受的翻晒时间一般不超过3天，从而得出结论：天然含水率介于OMC～OMC+x％之间时可直接碾压；天然含水率介于OMC+x％～OMC+(x+5)％之间时，须通过晾晒使其含水率降低到OMC～OMC+x％范围内时进行碾压；天然含水率高于OMC+(x+5)％的高液限土含水率要降低到OMC～OMC+x％范围内需晾晒时间较长，需要3天以上，难以满足施工进度，建议废弃或采用改良处治。

本发明提供的一种南方高液限土路基压实湿度的设计方法，通过以室内试验研究为基础，通过对南方高液限路基土干法和湿法击实方法选择、压实特性、强度特性以及水稳定性等的研究，提出路基土的压实含水率范围，本发明为高液限土直接用于路基填料提供了理论依据，解决了南方高液限土填筑路堤的技术难题，对工程质量控制提供了明确的方法，能有效利用资源，节约成本，减小环境污染。此外，本发明操作方便，减少了成本，有着很好的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高液限土路基压实湿度的设计方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的土样在不同含水率下压实度随击实功能的变化曲线示意图；

图3是本发明实施例提供的土样CBR值随含水率的增加的变化曲线示意图；

图4是本发明实施例提供的土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的高液限土路基压实湿度的设计方法流程。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明的高液限土路基压实湿度的设计方法，该高液限土路基压实湿度的设计方法包括以下步骤：

高液限土室内击实试验方法选择研究；

确定高液限土室内击实试验方法；

高液限土的压实性试验；

高液限土的强度特性的变化；

高液限土的含水率对路基的稳定性。

作为本发明实施例的一优化方案，通过对比干法和湿法击实试验过程和试验结果，发现湿法击实过程与实际工程的施工过程一致，因此选择湿法击实作为南方高液限土击实试验方法。

作为本发明实施例的一优化方案，高液限土的压实性试验，通过对大于5组典型高液限土样在不同含水率下分别以三种不同击实功(98击、50击、30击)进行击实，在一定含水率范围内土的压实度随压实功的增加而增大，当含水率达到一定程度时高液限土在击实过程中已表现出橡皮土特征，即随着击实功的增加土的压实度没有提高，过多的击实功容易造成土体内部剪切破坏。从而确定土样出现橡皮土的含水率范围。

作为本发明实施例的一优化方案，制作4～5种不同含水率的试样，对每种含水率的试样进行三种不同击实功(98击、50击、30击)的CBR试验，得到土样CBR值满足规范要求的含水率范围。

作为本发明实施例的一优化方案，开展高液限土含水率对路基的稳定性影响研究：不同击实功作用下，土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减，说明偏湿状态下碾压的高液限土路基水稳定性要好些；相同制样含水率条件下，击实功越大，土样越密实，其膨胀量越小，说明增大土体密度有利于提高土体的水稳定性。

作为本发明实施例的一优化方案，高液限土填料的技术要求：压实性试验时未出现橡皮土现象的含水率范围和强度特性试验CBR值能满足规范要求的含水率范围的重叠部分可直接对其碾压，将此重叠含水率范围定义为OMC～OMC+x％，发明人前期研究表明，南方湿热地区高液限土通过翻晒，含水率每天可以降低2％左右，考虑到施工单位可以接受的翻晒时间一般不超过3天，从而得出结论：天然含水率介于OMC～OMC+x％之间时可直接碾压；天然含水率介于OMC+x％～OMC+(x+5)％之间时，须通过晾晒使其含水率降低到OMC～OMC+x％范围内时进行碾压；天然含水率高于OMC+(x+5)％的高液限土含水率要降低到OMC～OMC+x％范围内需晾晒时间较长，需要3天以上，难以满足施工进度，建议废弃或采用改良处治。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的南方高液限土路基压实湿度的设计方法包括以下步骤：

S101：确定高液限土室内击实试验方法；

S102：高液限土的压实性试验；

S103：高液限土的强度特性的变化；

S104：高液限土的含水率对路基的稳定性。

本发明实施例的高液限土路基压实湿度的设计方法具体步骤为：

第一步，高液限土室内击实试验方法选择研究：考虑到南方高液限土天然含水率高，路基填筑时只能在一定含水率范围内进行，而此含水率通常比天然含水率低，因此需晾晒后方可施工，湿法击实过程是将高含水率的土风干到一定含水率后进行击实，此过程与路基土填筑前的晾晒和晾晒后碾压过程基本一致，且大量的击实试验表明，湿法击实得到的最佳含水率比干法击实的大，最大干密度比干法击实的小，有利于降低高液限土施工难度，因此，选择湿法击实作为南方高液限土击实试验方法；

第二步，高液限土的压实特性研究：通过对至少5组典型高液限土样从各自OMC(OMC为湿法击实试验得到的土样最佳含水率)开始，以2％～3％的含水率递增进行4～5个不同含水率下击实试验，每个含水率下分别以三种不同击实功(98击、50击、30击)进行击实，得到各组土样从OMC至大于OMC一定含水率范围内土的压实度随压实功的增加而增大，当含水率达到OMC+x％时不同击实功作用下土样的压实度基本一致，超过此含水率范围，高液限土在击实过程中已表现出橡皮土特征，即随着击实功的增加土的压实度没有提高，且过多的击实功容易造成土体内部剪切破坏；

第三步，高液限土的强度特性研究：对典型土样从OMC开始，以2％～3％的含水率增加，制作4～5种不同含水率的试样，对每种含水率的试样进行三种不同击实功(98击、50击、30击)的CBR试验，得到土样CBR值随含水率的增加的变化特征：含水率为OMC～OMC+x％时，土样CBR都大于3％，能够用于路堤填筑；

第四步，高液限土的水稳定性研究：不同击实功作用下，土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减，说明偏湿状态下碾压的高液限土路基其水稳定性要好些；相同制样含水率条件下，击实功越大，土样越密实，其膨胀量越小，说明增大土体密度有利于提高土体的水稳定性；

上述步骤第二步、第三步、第四步中含水率为OMC～OMC+x％时的压实度、CBR值、膨胀量都能满足路堤填筑要求，大量的现场试验表明，通过翻晒，高液限土含水率一般每天可以降低2％左右，考虑施工单位对翻晒时间的接受程度，提出高液限土填料的技术要求：天然含水率介于OMC～OMC+x％之间时可直接碾压；天然含水率介于OMC+x％～OMC+(x+5)％之间时，须通过晾晒使其含水率降低到OMC～OMC+x％范围内时进行碾压；天然含水率高于OMC+(x+5)％的高液限土含水率要降低到OMC～OMC+x％范围内需晾晒时间较长，需要3天以上，难以满足施工进度，建议废弃或采用改良处治。

本发明的具体实施例如下：

1、击实试验方法的选取

南方湿热地区土体天然含水率一般大于最佳含水率，须晾晒降低含水率后进行分层碾压施工，采用湿法制件更符合实际施工过程；同时，同等条件下击实试验最大干密度湿法小于干法，最佳含水率湿法大于干法，采用湿法击实有利于降低高液限土路基修筑难度，因此，综合考虑，选择湿法击实作为南方高液限土击实方法；

2、高液限土的压实特性

通过对南方某高速公路5组典型高液限土样在不同含水率条件下分别以三种不同击实功(98击、50击、30击)进行击实，得到土样在不同含水率下压实度随击实功能的变化曲线(图2)：5组土样在OMC(最佳含水率)～OMC+2％时，压实度随击实功的增加而增加的幅度较大；含水率达到OMC+3％时，压实度随击实功的增加而增大的幅度开始降低，50击与98击情况下的压实度已比较接近；大于OMC+5％时，不同击实功作用下土的压实度基本一样，即在此含水率条件下，击实过程中已表现橡皮土特征，过多的击实功容易造成土体内部剪切破坏，此时，对于该高液限土样，x％即为5％；

3、高液限土的强度

对每种典型土样从OMC开始，以2％～3％的含水率增加，制作4～5种不同含水率的试样，对每种含水率的试样进行三种不同击实功(98击、50击、30击)的CBR试验，得到土样CBR值随含水率的增加的变化曲线(图3)：土样CBR值随含水率呈先增大后减小的变化特征，制样含水率在OMC+3％时的CBR值最大；含水率为OMC～OMC+5％(即为x％)时，CBR值都大3％，能够直接用于路堤填筑；当含水率达OMC+7％时，不同击实功下土的压实度已变化很小，CBR值也很小，此时已出现明显的橡皮土现象；

4、水稳定性

不同击实功作用下，各土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减(图4)，这说明偏湿状态下碾压的高液限土路基其水稳定性要好些；相同制样含水率条件下，击实功越大，土样越密实，其膨胀量越小，说明增大土体密度有利于提高土体的水稳定性；

综上所述，提出该高液限土填料的技术要求：天然含水率介于OMC～OMC+5％之间时可直接填筑；天然含水率介于OMC+5％～OMC+10％之间时，须通过晾晒使其含水率降低到OMC～OMC+5％范围后进行填筑；天然含水率高于OMC+10％的高液限土建议废弃或采用改良处治，OMC为湿法击实得到的最佳含水率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种南方高液限土路基压实湿度设计方法，其特征在于，该高液限土路基压实湿度的设计方法包括以下步骤：

确定高液限土室内击实试验方法；

高液限土的压实性试验；

高液限土的强度特性的变化；

高液限土的含水率对路基的稳定性；

通过对比干法和湿法击实试验过程，认为湿法击实过程与实际工程的施工过程一致，因此选择湿法击实作为南方高液限土击实试验方法；

高液限土的压实特性试验，通过对大于5组典型高液限土样在不同含水率下分别以三种不同击实功进行击实，即98击、50击、30击，得出在一定含水率范围内土的压实度随压实功的增加而增大，当含水率达到一定程度时，高液限土在击实过程中已表现出橡皮土特征，即随着击实功的增加土的压实度没有提高，过多的击实功容易造成土体内部剪切破坏，从而确定土样出现橡皮土的含水率范围；

高液限土的强度特性的变化：制作4～5种不同含水率的试样，对每种含水率的试样进行三种不同击实功进行击实的CBR试验，即98击、50击、30击，得到土样CBR值满足规范要求的含水率范围；

开展高液限土的含水率对路基的稳定性影响研究：研究发现不同击实功作用下，土样的CBR浸水膨胀量随制样含水率的增加快速递减，说明偏湿状态下碾压的高液限土路基水稳定性要好些；相同制样含水率条件下，击实功越大，土样越密实，其膨胀量越小，说明增大土体密度有利于提高土体的水稳定性；

高液限土填料的技术要求：未出现橡皮土现象的含水率范围和CBR值能满足规范要求的含水率范围的重叠部分可直接对其碾压，将此重叠含水率范围定义为OMC～OMC+x％，南方湿热地区高液限土通过翻晒，含水率每天可以降低2％，考虑到施工单位可以接受的翻晒时间不超过3天，从而得出结论：天然含水率介于OMC～OMC+x％之间时可直接碾压；天然含水率介于OMC+x％～OMC+(x+5)％之间时，须通过晾晒使其含水率降低到OMC～OMC+x％范围内时进行碾压；天然含水率高于OMC+(x+5)％的高液限土含水率要降低到OMC～OMC+x％范围内需晾晒时间需要3天以上，难以满足施工进度，废弃或采用改良处治。