CN110399643A - 过湿冰水堆积土路基填料改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供过湿冰水堆积土路基填料改良方法，包括：步骤一.确定待改良的过湿冰水堆积土的性能；步骤二.断该待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法接受域；接受域包括颗粒级配约束条件和界限含水率约束条件；步骤三.落入接受域的情况下，根据压实度与掺灰量和含水率差值的关系曲线I确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量；在满足工程用土压实度的前提下，选择掺灰量最低值作为最佳掺灰量；步骤四.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。本发明能够快速确定满足工程要求和经济性指标的掺灰量，进而指导现场路基压实填筑的快速施工，大幅提高了路基施工速度，降低了施工成本，具有很高的经济性与可行性。

Description

过湿冰水堆积土路基填料改良方法

技术领域

本发明属于路基土改良技术领域，具体涉及过湿冰水堆积土路基填料改良方法。

背景技术

第四纪冰期，冰山融化形成冰水流，侵蚀、刨蚀沿线的土壤、岩石，形成的碎屑物质经过冰水流冲刷、淘洗、搬运之后沉积，形成冰水堆积土，长期的侵蚀、冲刷、沉积，使它具备一定的分选性、成层性，颗粒均匀而级配不良，棱角性差。川西阶地冰水堆积土分布广、埋深厚，土体本身强度不足，且天然含水率高，稠度低，压实困难，是典型过湿冰水堆积土。“压实难”问题主要表现为：

冰水堆积土级配不良，细小颗粒是土的主要组成部分，颗粒过于细小、均匀，致使土体在外力作用下难以密实。

土中细小颗粒众多，小颗粒比表面积大，对水的吸引力较大，因而使得土体呈现出很高的饱水性，表现为较高的界限含水率，并且土的天然含水率远高于最佳含水率，从而压实效果极差。

冰水堆积土粗颗粒含量不高，并且粗颗粒多为风化岩，强度低不能构成土骨架，因而呈现出降低的强度和较差的压实性。

路基土的“压实难”是路基工程的难点与热点问题，在冰水堆积土性质及其改良研究方面，国内祁昊、黄家华、张杰、涂国祥、祝敏刚、赵锦、张永双等对冰水堆积土颗粒性质或路用性能开展了理论分析或试验研究；国外Raymond N.Yong、Muzahim Al-Mukhtar和KévinLemaire等针对石灰改良路基土的微观机制或力学性能等开展了研究。国内外研究表明，对于天然含水率过高的土体，采用生石灰可有效降低土体含水率，达到或接近最佳含水率，便于压实填筑。

四川西部地区成都平原与青藏高原板块阶地位置，冰期作用明显，沿线土体工程性质有其特殊性，前述研究未能对川西阶地的冰水堆积土的改良提出解答，也未能指导现场填筑的快速施工，开展过湿冰水堆积土生石灰改良理论与方法研究，对于指导现场路基填筑压实的快速施工具有重大意义，对于提高材料的利用效率、降低借土工程造价也有参考价值。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供过湿冰水堆积土路基填料改良方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

<方案一>

本发明提供一种过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一.测定待改良的过湿冰水堆积土的性能；

步骤二.判断该待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法接受域；接受域包括颗粒级配约束条件和界限含水率约束条件；

颗粒级配约束条件：土样的级配曲线应位于级配上下限曲线之间，

(F1)级配上限曲线方程：

y＝91.21569+2.50605x-0.39131x²-0.08908x³+0.02284x⁴+0.00568x⁵-0.001x⁶ (F1)，

(F2)级配下限曲线方程：

y＝72.48417+1.59753x-0.49334x²+0.34206x³+0.02159x⁴-0.00851x⁵ (F2)，

在方程(F1)和(F2)中，x表示过筛尺寸，y表示累积通过率；

界限含水率约束条件：土样的液限含水率在35.27～65.97％范围内，土样的塑限含水率在22.92～26.00％范围内，并且土样的塑性指数大于10；

步骤三.在落入接受域的情况下，根据压实度与掺灰量和含水率差值的关系曲线I确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量；含水率差值为土样天然含水率与最佳含水率的差值；

表示压实度与掺灰量和含水率差值的关系曲线I的方程包括：

(I1)4％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.813)/21.880)²，

(I2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.355)/136.861)²，

(I3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.727)/125.868)²，

在方程(I1)至(I3)中，x表示含水率差值，y表示压实度，e为自然常数，

在满足工程用土压实度的前提下，选择掺灰量最低值作为最佳掺灰量；

步骤四.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤二中，接受域还包括天然含水率约束条件：土样的天然含水率应高于20％。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：

在步骤三中，确定最佳掺灰量的依据还包括CBR值与掺灰量和含水率的关系曲线II：

(II1)4％掺灰量对应的曲线方程包括：

z＝(x-17.737)/2.213，

y＝17.321+(4×441.822×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.084)/2.932，

y＝-6.946+(4×303.894×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.598)/2.932，

y＝-14.621+(4×313.406×e^-z)/(1+e^-z)²，

在方程(II1)至(II3)中，x表示含水率差值，y表示压实度，e为自然常数。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤二中，颗粒级配约束条件还包括：土样中0.075mm以下细颗粒含量应大于50％，2mm以下细颗粒含量应超过70％。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤一中，通过液塑限试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，通过颗粒筛分试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，并通过烘箱烘干法测定待改良的过湿冰水堆积土的天然含水率。

<方案二>

本发明提供一种过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.确定接受域

通过现场踏勘以及现场试验，并结合地勘资料，对冰水堆积土进行宏观分类，由此获得若干类别路基土，并选取各类别路基土中的至少一个桩位作为该类别路基土代表桩位；接着，对于每一代表桩位，按照兼顾顺延土层及垂直土层的原则，采集天然土样，等比例(质量比)混合作为混合土样；然后，通过含水率试验、筛分试验和液塑限联合测定试验，研究各类别混合土样的天然含水率、颗粒组成、界限含水率，综合得到冰水堆积土的级配范围、界限含水率范围、和塑性指数范围，并将这些范围作为改良方法的接受域；

步骤2.获得掺灰量关系曲线

从每个类别路基土中各选取一个桩位的土样，并将这些土样混合制成三组代表性土样，每组代表性土样成分含量均一致，然后，取三组代表性土样分别按照质量比4％、6％、8％掺入生石灰，并且均以间隔为5％的梯度加水，将掺灰后的各组代表性土样调至既定含水率10％～30％，制成三组标准土样，随后，用击实试验分析标准土样的最佳含水率、最大干密度随掺灰量增减的变化情况，得到压实度与掺灰量(掺灰质量比)和含水率差值的关系曲线I；

步骤3.测定待改良的过湿冰水堆积土的性能；

步骤4.判断待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法的接受域内；

步骤5.在落入接受域的情况下，根据压实度与掺灰量和含水率差值关系曲线I确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量；并在满足工程用土压实度的前提下，选择掺灰量最低值作为最佳掺灰量；

步骤6.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤1中，还得到混合土样的天然含水率分布范围，该范围也作为改良方法的接受域，在步骤2中，还通过CBR试验研究CBR值与含水率随掺灰量增减的变化情况，得到CBR值与掺灰量和含水率的关系曲线II。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：对于每一桩位，使得采集的土样包含不同土层及同一土层不同位置的天然土样，并且每个桩位取土应根据试验次数来计算所需用量，保证一次取样满足全部试验。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤2中，代表性土样为各桩位土样等比例(质量比)混合而成。

进一步，本发明提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，还可以具有以下特征：在步骤1中，是按照高液限土、高含水率土、细粒土、砂类土对路基土样整体进行分类。

发明的作用与效果

本发明所提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，是建立在对西阶地冰水堆积土进行全面研究的基础上，基于此得到了改良方法的接受域，并得到了表示压实度-掺灰量-含水率差值关系的曲线，对于满足接受域的待改良土体采用压实度-掺灰量-含水率差值关系曲线能够快速确定满足工程要求和经济性指标的改良掺灰比(最优掺灰比)，进而指导现场路基压实填筑的快速施工，大幅提高了冰水堆积改良土的路基施工速度，降低了施工的时间成本和外运借土等的费用，具有很高的经济性与可行性。本方法提供曲线查值，仅仅需要做天然土的液塑限试验、筛分试验、含水率测定，因而改良的前期工作量较小，可以快速获取最优改良掺灰比，并且能够极大地提高材料的利用效率、降低借土工程造价，为路基填筑压实的现场快速合理施工奠定坚实基础。

附图说明

图1为本发明实施例中涉及的过湿冰水堆积土路基填料改良方法的流程图；

图2为本发明实施例中涉及的土样配制过程的流程图；

图3为本发明实施例中涉及的各个桩位土样级配曲线及其上下限的示意图；

图4为本发明实施例中涉及的改良土压实度-掺灰量-含水率差值的关系曲线图；

图5为本发明实施例中涉及的改良土CBR值-掺灰量-含水率的关系曲线图；

图6为本发明实施例中涉及的各桩位土样以及成都浦江-都江堰高速公路待改良路基土的含水率图；

图7为本发明实施例中涉及的成都浦江-都江堰高速公路待改良路基土的压实度-掺灰量-含水率差值关系曲线与级配约束条件(图3中上下限曲线)的对比图；

图8为本发明实施例中涉及的改良方法在成都浦江-都江堰高速公路路基土改良中的现场施工图片，其中(a)为现场划分网格施工图，(b)为二次拌和施工图，(c)为整平施工图，(d)为碾压施工图，(e)为灌砂法检测压实度施工图；

图9为本发明实施例中涉及的接受域获得方法的流程图；

图10为本发明实施例中涉及的标准土样配制方法的流程图；

图11为本发明实施例中涉及的各个桩位土样的液塑限及塑性指数图；

图12为本发明实施例中涉及的压实度-掺灰量-含水率差值获得方法的流程图；

图13为本发明实施例中涉及的改良试验中土样最大干密度与最佳含水率变化趋势图；

图14为本发明实施例中涉及的掺灰前后土样含水率变化情况图(4％掺灰量)；

图15为本发明实施例中涉及的天然土样在最佳含水率条件下CBR值的数据图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明涉及的过湿冰水堆积土路基填料改良方法的具体实施方案进行详细地说明。

<实施例一>

如图1所示，本实施例提供的过湿冰水堆积土路基填料改良方法包括如下步骤：

步骤一.测定待改良的过湿冰水堆积土的性能；

首先，按照如图2所示的方式进行取样：兼顾顺延土层及垂直土层两个方向，目的在于，对于每一桩位，使得取得的样品包含不同土层及同一土层不同位置的天然土样，从而增强土样的代表性，实际操作时，现场采用挖掘机，沿上述两个方向开挖取样，每个桩位取土应根据试验次数来大致计算所需用量，保证一次取样完成全部试验，避免二次取样造成前后样本性质存在差异，从而使得试验结果偏差增大。

然后，通过液塑限试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，通过颗粒筛分试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，并通过烘箱烘干法测定待改良的过湿冰水堆积土的天然含水率。

步骤二.判断该待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法接受域；接受域包括颗粒级配约束条件、界限含水率约束条件以及天然含水率约束条件：

1.颗粒级配约束条件包括：土样中0.075mm以下细颗粒含量应大于50％，2mm以下细颗粒含量应超过70％，并且土样的级配曲线应位于级配上下限曲线之间。

(F1)级配上限曲线方程(对应图3中曲线KX+XX1)：

y＝91.21569+2.50605x-0.39131x²-0.08908x³+0.02284x⁴+0.00568x⁵-0.001x⁶，

(F2)级配下限曲线方程(对应图3中曲线KX+XX3)：

y＝72.48417+1.59753x-0.49334x²+0.34206x³+0.02159x⁴-0.00851x⁵，

在方程(F1)和(F2)中，x表示过筛尺寸，y表示累积通过率。

2.界限含水率约束条件：土样的液限含水率在35.27～65.97％范围内，土样的塑限含水率在22.92～26.00％范围内，并且土样的塑性指数大于10。

3.天然含水率约束条件：土样的天然含水率应高于20％。

其中颗粒级配及界限含水率为主要约束，天然含水率为次要约束。

步骤三.在判断为落入接受域的情况下，根据如图4所示的压实度-掺灰量-含水率差值的关系曲线I(主要指标)和图5所示的CBR值-掺灰量-含水率的关系曲线II(次要指标)共同确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量。含水率差值为土样天然含水率与最佳含水率的差值。在本实施例中，是通过室内击实试验测定土样的最佳含水率，计算得到前述含水率差值。

将如图4所示的压实度-掺灰量-含水率差值关系曲线I用方程表示：

(I1)4％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.813)/21.880)²，

(I2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.355)/136.861)²，

(I3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.727)/125.868)²，

将如图5所示的CBR值-掺灰量-含水率的关系曲线II用方程表示：

(II1)4％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-17.737)/2.213，

y＝17.321+(4×441.822×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.084)/2.932，

y＝-6.946+(4×303.894×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.598)/2.932，

y＝-14.621+(4×313.406×e^-z)/(1+e^-z)²，

在上述方程(I1)至(I3)，和(II1)至(II3)中，x表示含水率差值，y表示压实度，e为自然常数。

依据现场测定值、实验室实验结果，结合工程用土要求，如压实度、强度，以及经济性等因素，查询图4所示的压实度-掺灰量-含水率差值的关系曲线I(主要指标)和图5所示的CBR值-掺灰量-含水率的关系曲线II(次要指标)，获得满足关系曲线I和II的方案，再从满足要求的方案中选取掺灰量最低值作为最佳掺灰量，在满足工程要求的前题下尽可能降低成本。

具体做法为：首先，在图4中依据含水率差值，作垂直于x轴的竖直线，依次与曲线产生交点，再根据施工压实度的要求，如不小于94％，找出纵坐标大于94％的交点，至此可以得到若干掺灰比例及天然土样的含水率；接着，在图5的曲线中查询各个掺灰比和天然含水率条件下的CBR值，并判断该值是否满足强度要求，如CBR值大于8％，剔除不满足要求的掺灰比例，过滤后的掺灰比例可为改良掺灰比，若存在多个满足要求的交点(存在多个满足要求的方案)，则取其中最小掺灰比例作为最佳掺灰量。

步骤四.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。

本实施例中，将上文所描述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法用于成都浦江—都江堰段高速公路路基土改良，试验段为TJ-8标大里程某一段高填方路基，具体实施过程为：

横竖兼顾取得路基土样，并进行一系列室内试验以判断路基土样(待改良天然土样)的性质是否落入改良方法的接受域。首先，以烘箱烘干法测定土样天然含水率，具体数据如下表1所示；接着，对待改良天然土样开展颗粒分析，具体数据如下表2所示，得出土样的级配曲线。

表1待改良土样天然含水率

表2待改良土样颗粒筛分结果

然后，以液塑限联合测定试验得出待改良天然土样的界限含水率与塑性指数，具体数据如下表3所示。

表3待改良天然土样界限含水率及塑性指数

综合以上数据，如图6～7所示，待改良天然土样的性质落入了改良方法的接受域的范围内，可以采用本方法改良该土样。

进一步，采用击实试验对改良后的土样进行测试，测得土样的最佳含水率为13.466％，最大干密度为1.704g/cm³，并算出土样的含水率差值为10.9％(土样天然含水率与最佳含水率之差)。依据规范《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)要求，高速公路填料最小强度上路堤(路面底面以下深度0.8～1.5m)为4％，下路堤(路面底面以下1.5m)为3％，上路堤与下路堤对应的压实度最小要求为94％、93％，试验段层高度远低于1.5m，因而为下路堤，综合来说以压实度不小于93％，并且CBR大于4％作为工程要求，在含水率差值-压实度关系曲线中查询得到土样的最优掺灰比例为6％，此时对应的CBR值远远大于8％，强度达到要求。

接下来，按照6％掺灰比例，通过室内试验标定生石灰密度以及土的密度，将生石灰与土的质量比转化为体积比，如图8所示，以一个网格恰好能够松铺一车土来确定网格的尺寸，以此来将前述体积比转化为高度比，并掺入生石灰，接着进行初拌和，然后运土车运至路基填筑现场，并进行二次拌和、摊铺、整平、碾压(碾压工序严格按照规范规程操作)，之后，以灌砂法检测土层的湿密度，并按照下式计算压实度。

式中，ρ_d为灌砂法检测到的干密度，m_sw为灌砂法挖坑取出的湿土的质量，V_s为灌砂法标定的湿土体积，m_sand为灌入坑中砂的质量，ρ_sand为砂的密度。压实度结果如下表4所示，检测压实度的过程数据见下表5～6。

表4压实度

表5压实度检测原始记录表(灌砂法)

表6压实度检测原始记录表(灌砂法)

由上述数据可知，掺灰后土样的最大干密度下降，压实度随着掺灰量增加而提升，说明土样的可压实性得到了改善，在高含水率区间(25～30％)仍具备良好的压实度；同时，掺灰土的CBR值得到了十分明显的改善，强度提高到了标准碎石的2-4倍，并且在高含水率区间的CBR值也远远超过高速公路路基用土最低值。说明按照本方法对路基土进行改良，能够有效提高强度和压实度，使得性能满足工程要求，改良效果较佳；本方法仅仅需要对待改良的天然土样进行液塑限试验、筛分试验、含水率测定，因而改良的前期工作量较小，可以快速获取最优改良掺灰比，快速确定满足工程要求和经济性指标的改良掺灰比(最优掺灰比)，指导现场路基压实填筑的快速施工，大幅提高了冰水堆积改良土的路基施工速度，降低了施工的时间成本和外运借土等的费用，具有很高的经济性与可行性。

<实施例二>

本实施例二中，对于与实施例一中相同的内容省略其说明，仅仅描述与实施例一不同的内容：获得接受域和掺灰量关系曲线。

一、如图9所示获得本改良方法接受域的具体步骤为：

如图10所示，首先，通过现场踏勘以及现场试验，并结合地勘报告等项目资料，对线路沿线土壤进行宏观的分类，由此获得若干类别路基土，并选取各类别土壤中的某一个或两个桩位作为该类别土壤的代表。

接着，对于某一桩位土样，本着兼顾顺延土层及垂直土层的原则，逐步采集各类别各桩位天然土样。本实施例二中，土样的采集方式如图5所示，与实施例一中一样，这里不再赘述。接着，将各桩位土样拌和制成具备普遍代表性的代表土样，最后，按照一定梯度在代表性土样之中掺入不同水和生石灰制成试验所需的标准土样。

然后，以室内试验，包括含水率试验、筛分试验和液塑限联合测定试验，研究混合土天然含水率、颗粒组成、界限含水率。通过试验得到天然土样含水率的极值及其在图中的分布范围；并且，依据颗粒筛分试验的结果，计算得到每一级颗粒含量，从而绘制出各类别天然土样的级配曲线，得出级配曲线的上下限及其分布范围；此外，基于液塑限联合测定试验，得到天然土样界限含水率的极值及其在图中的分布范围，以及各类别天然土样塑性指数的数值。深入地分析冰水堆积土工程性质，依据试验结果对冰水堆积土进行界定，从而科学定义该地区冰水堆积土。上述试验结果共同组成了改良方法的接受域。

具体来说，接受域由三个约束条件(范围)共同构成，其中颗粒级配及界限含水率为主要约束，天然含水率为次要约束，因篇幅有限，以下仅列举出具有代表性的部分数据。

(1)颗粒级配如图3和下表7：

表7颗粒筛分结果

如图3和表7所示，土样0.075mm以下细颗粒含量均大于50％，2mm以下细颗粒含量均超过70％，并且土样的级配曲线上限为KX+XX1(对应实施例一中曲线方程F1)，下限为KX+XX3(对应实施例一中曲线方程F2)，以此作为颗粒级配约束条件。

(2)天然土样界限含水率如图11和下表8：

表8液塑限联合测定实验结果

如图11和上表8所示，土样的液限含水率最大值为65.97％，最小值为35.27％；同时，塑限含水率的最大值为26.00％，最小值为22.92％；所有土样的塑性指数均大于10，是具有较强塑性的土壤。基于此，确定界限含水率约束条件。

(3)天然土样含水率，如下表9：

表9天然土样含水率

根据上表9数据，土样的天然含水率均高于20％，天然含水率与液限含水率差值的绝对值中，最大值为13.14％，最小为0.50％，差值最大的两个土样(KX+XX2和KX+XX3)，其液限含水率均大于50％，为高液限土，并且，除一个桩位土样(KX+XX6)，所有土样的天然含水率均大于塑限含水率。基于此，确定天然土样含水率约束条件。

二、如图12所示，获得本改良方法掺灰量关系曲线的具体步骤为：

首先，因接受域研究过程中，已经对路基土进行了宏观分类，因而，试验选取各类别路基土中的一个桩位的土样作为代表，以此选出若干土样。接着，将这些土样以一定的比例(如等质量比)混合制成代表性土样。然后，取代表性土样按照比例(4％、6％、8％)掺入生石灰，以间隔为5％的梯度加水，将土样调至既定含水率(15％～35％)，制成标准土样。随后，用击实试验分析标准土样的最佳含水率、最大干密度随灰量增减的变化情况，得到数据如图13和14所示。以CBR试验研究掺灰土强度、压实度随灰量和含水率增减的变化规律；本实施例二中，CBR试验为重型击实，50击/层，实际操作中可将压实度测定与CBR实验相结合，即CBR试验可同时得出压实度与强度指标；图15中显示了代表性土样的强度代表值，该代表值为混合土样在最佳含水率附近的CBR值。最后，采用压实度为主要指标，强度为次要指标，编制含水率差值和压实度之间的关系，基于不同掺灰量下的关系，建立如图4所示的土样天然含水率与掺灰量之间的关系曲线(对应实施例一中方程I1至I3)，以及如图5所示的CBR值与含水率、掺灰量的关系曲线(对应实施例一中方程II1至II3)。

以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的过湿冰水堆积土路基填料改良方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一.测定待改良的过湿冰水堆积土的性能；

步骤二.判断该待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法接受域，接受域包括颗粒级配约束条件和界限含水率约束条件；

颗粒级配约束条件：土样的级配曲线应位于级配上下限曲线之间，

(F1)级配上限曲线方程：

y＝91.21569+2.50605x-0.39131x²-0.08908x³+0.02284x⁴+0.00568x⁵-0.001x⁶，

(F2)级配下限曲线方程：

y＝72.48417+1.59753x-0.49334x²+0.34206x³+0.02159x⁴-0.00851x⁵，

在方程(F1)和(F2)中，x表示过筛尺寸，y表示累积通过率；

界限含水率约束条件：土样的液限含水率在35.27～65.97％范围内，土样的塑限含水率在22.92～26.00％范围内，并且土样的塑性指数大于10；

步骤三.在落入接受域的情况下，根据压实度与掺灰量和含水率差值的关系曲线I确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量；含水率差值为土样天然含水率与最佳含水率的差值；

表示压实度与掺灰量和含水率差值关系曲线I的方程包括：

(I1)4％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.813)/21.880)²，

(I2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.355)/136.861)²，

(I3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝2×((x-2.727)/125.868)²，

在方程(I1)至(I3)中，x表示含水率差值，y表示压实度，

在满足工程用土压实度的前提下，选择掺灰量最低值作为最佳掺灰量；

步骤四.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。

2.根据权利要求1所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤二中，接受域还包括天然含水率约束条件：土样的天然含水率应高于20％。

3.根据权利要求1所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤三中，确定最佳掺灰量的依据还包括CBR值与掺灰量和含水率的关系曲线II：

(II1)4％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-17.737)/2.213，

y＝17.321+(4×441.822×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II2)6％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.084)/2.932，

y＝-6.946+(4×303.894×e^-z)/(1+e^-z)²，

(II3)8％掺灰量对应的曲线方程：

z＝(x-16.598)/2.932，

y＝-14.621+(4×313.406×e^-z)/(1+e^-z)²，

在方程(II1)至(II3)中，x表示含水率差值，y表示压实度，e为自然常数。

4.根据权利要求1所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤二中，颗粒级配约束条件还包括：土样中0.075mm以下细颗粒含量应大于50％，2mm以下细颗粒含量应超过70％。

5.根据权利要求2所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤一中，通过液塑限试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，通过颗粒筛分试验测定待改良的过湿冰水堆积土的界限含水率和塑性指标，并通过烘箱烘干法测定待改良的过湿冰水堆积土的天然含水率。

6.一种过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.确定接受域

通过现场踏勘以及现场试验，并结合地勘资料，对冰水堆积土进行宏观分类，由此获得若干类别路基土，并选取各类别路基土中的至少一个桩位作为该类别路基土代表桩位；接着，对于每一代表桩位，按照兼顾顺延土层及垂直土层的原则，采集天然土样，等比例混合作为混合土样；然后，通过含水率试验、筛分试验和液塑限联合测定试验，研究各类别混合土样的天然含水率、颗粒组成、界限含水率，综合得到冰水堆积土的级配范围、界限含水率范围、和塑性指数范围，并将这些范围作为改良方法的接受域；

步骤2.获得掺灰量关系曲线

从每个类别路基土中各选取一个桩位的土样，并将这些土样混合制成三组代表性土样，每组代表性土样成分含量均一致，然后，取三组代表性土样分别按照质量比4％、6％、8％掺入生石灰，并且均以间隔为5％的梯度加水，将掺灰后的各组代表性土样调至既定含水率10％～30％，制成三组标准土样，随后，用击实试验分析标准土样的最佳含水率、最大干密度随掺灰量增减的变化情况，得到压实度与掺灰量和含水率差值的关系曲线I；

步骤3.测定待改良的过湿冰水堆积土的性能；

步骤4.判断待改良的过湿冰水堆积土的性能是否落入改良方法的接受域内；

步骤5.在落入接受域的情况下，根据压实度与掺灰量和含水率差值关系曲线I确定待改良的过湿冰水堆积土的最佳掺灰量；并在满足工程用土压实度的前提下，选择掺灰量最低值作为最佳掺灰量；

步骤6.根据确定的掺灰量对待改良的过湿冰水堆积土进行掺灰改良。

7.根据权利要求6所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤1中，还得到混合土样的天然含水率分布范围，该范围也作为改良方法的接受域，

在步骤2中，还通过CBR试验研究CBR值与含水率随掺灰量增减的变化情况，得到CBR值与掺灰量和含水率的关系曲线II。

8.根据权利要求6所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，对于每一桩位，使得采集的土样包含不同土层及同一土层不同位置的天然土样，并且每个桩位取土应根据试验次数来计算所需用量，保证一次取样满足全部试验。

9.根据权利要求6所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤2中，代表性土样为各桩位土样等比例混合而成。

10.根据权利要求6所述的过湿冰水堆积土路基填料改良方法，其特征在于：

其中，在步骤1中，是按照高液限土、高含水率土、细粒土、砂类土对路基土样整体进行分类。