季冻区公路冻害试验研究

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时间:2018-12-08

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1、季冻区公路冻害试验研究摘要:吉林省是较典型的季节性冻土区,针对季冻区特殊水文地质、工程地质条件,季冻区特殊气候和地理条件,季冻区特殊的冻害问题,作者对省内三条干线公路及多条高速公路进行了野外调查和观测,作了路基土的常规物理力学性质及冻胀性试验等大量试验。借助于扫描电镜,对路基土微观结构进行分析,为季节性冻土区公路设计、施工提供借鉴。关键词:季冻区;路基土;冻害;中图分类号:U213.1文献标识码:A文章编号:由于高等级公路的大量兴建,随之而来的公路设计、施工、养护的工作量也越来越大,路面的耐久性研究也越来越重要。加强对季冻土的研究,准确了解其物理力学性质及冻胀特性,了解其对路基冻害的影响,具

2、有十分重要的意义。吉林省是较典型的季节性冻土区,针对季冻区特殊水文地质、工程地质条件,针对季冻区特殊气候和地理条件,针对季冻区特殊的冻害问题,作者对省内三条干线公路及多条高速公路进行了野外调查和观测,作了路基土的常规物理力学性质及冻胀性试验等大量试验。借助于扫描电镜,对路基土微观结构进行分析,为季节性冻土区公路设计、施工提供借鉴[1]。1路基土的物质组成及物理力学性质通过对土样进行X—射线衍射分析和扫描电子显微镜观测,路基土主要以原生矿物为主,其石英、长石含量较高,石英平均含量介于40%_49%之间,长石平均含量介于15%—18%之间,粘土矿物主要以伊蒙混层矿物和伊利石为主,平均含量介于10

3、%—14%之间其矿物的亲水性比较强,其结合水含量较高,土层的透水性差。土样颗粒组成以0.005mm-0.075mm为主,其中,小于0.002mm的颗粒在3%—5%之间,0.002mm—0.005mm的颗粒占3.1%—12%,0.005mm—0.075mm的颗粒占70.1%—81%,0.075mm—0.1mm的颗粒占5%-16%,0.1mm—0.5mm的颗粒占3%—5.5%,土样的工程性质见表1。表1路基土原状样的物理力学性质试验平均值Table1physicalmechnicalparametersaveragevalueofroadbedsoiloriginalsample2路基土的毛细水

4、特性2.1卡明斯基毛管仪法对长吉北线试件进行真空饱水,待样品达到完全饱和后采用卡明斯基毛管仪法进行毛细水试验。从测定结果可见(表2),毛细水上升高度随压实度增大而增高。表2长吉北线室内毛细水上升高度试验过程观测成果experimentinchang-jinorthroad2.2冻融法为揭示在冻融状态下毛细水上升高度,采用直接凉融法进行了毛细水上升高度试验,结果见图1、2。2毛细水上升1毛细水上升高度与压实度关系高度与密实度关系(冻融法试验)Fig1curvesbetweencapillarywaterFig2curvesbetweencapillarywaterheightanddegree

5、ofcompactionheightanddegreeofcompaction2.3未冻水含量试验冻土中的未冻水含量主要取决于三大因素:土质(包括土颗粒的矿物化学成分、分散度、含水量、密度、水溶液的成分和浓度)、外界条件(包括温度和压力)以及冻融历史[2]。当温度相同时,未冻水含量随土颗粒变细即土颗粒的比表面积增大而增大,即粘土〉粉土〉砂土[6]。由图4可见,当温度相同时,随着粘粒含量的增加未冻水含量随之增大,即未冻水含量随土颗粒变细即土颗粒的比表面积增大而增大。表3未水含量与温度变化表(未冻水质量含量)Table3unfrozenwatercontentsvarieswithtempera

6、ture(unfrozenwatermasscontents)2.4路基土微观结构定量试验土的微观结构是十分复杂的,借助于电子显微镜,将土样放大到一定倍数下进行观察分析,在获得的大量信息数据中,发现路基土的微观结构与压实度关系密切,当压实度较小(K=80%)时1一2ym的孔隙相对较多,结构相对较松散,结合水的阻力小,毛细水容易上升。随着压实度的增加,

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