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摘要: 研究了路基土场土的物理性能、矿物组成及胀缩特性, 采用多种方法综合评价土场土膨胀潜势; 通过多种配比的石灰改性方案分析, 土样胀缩性能均有明显改变。以所选土场土填筑试验工程, 观测自然受水条件下高压实度膨胀土路基受水特性, 发现路基成型初期受水后, 含水量急剧增加, 压实度明显降低, 强膨胀潜势层位出现在高压实区; 90d后路基弯沉观测趋稳定, 路基强度形成。结果表明弱—中性膨胀土石灰改性后填筑的路基, 其受水影响主要表现在路基成型初期, 自然失水干燥后路基强度逐步恢复。Abstract: The physical properties, mineral composition and expansive-shrinkage characteristics of the borrow soil were studied, and the evaluation of expansive potential was carried out. The influence of lime-swelling soil by rainfall was analyzed. The results show that the expansion and shrinkage change obviously, the compaction degree lowers clearly and the strong expansive appears where the soil compaction is high. 90 days later, the subgrade deflection becomes stable, and reaches the required strength. As for the subgrade filled with improved light or mid lime-swelling soil, the influence of rainfall appears during the early days of the filled subgrade, and its strength will recovers continuously while the water content lowers naturally.
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Key words:
- road engineering /
- swelling soil subgrade /
- expansive potential /
- infiltrating properties
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表 1 土场土样试验
Table 1. Test results of borrow soil
土场名称 对应桩号 松干密度/g·cm-3 液限/% 塑指 击实试验 颗粒(mm) 组成/% 化学分析 自由膨胀率/% 压实度/% 50 kPa压力下膨胀率/% 收缩系数 胀缩总率/% 最大干容重/g·cm-3 最佳含水量/% 0.074~0.002 < 0.002 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 土-1 K230+500 1.19 57.0 24.0 1.72 18.2 77.4 22.6 64.94 14.26 6.12 1.30 1.07 49 90 1.920 0.650 7.02 93 2.845 0.578 7.47 96 2.710 0.143 6.37 土-2 K231+800 1.21 51.0 27.5 1.74 18.3 77.4 22.6 65.69 14.21 5.84 1.50 1.00 41 90 1.600 0.420 4.96 93 1.060 0.286 3.35 96 0.457 0.343 4.15 土-3 K235+576 1.27 59.0 26.5 1.77 17.2 77.4 22.6 64.81 14.66 6.00 1.60 1.50 62 90 2.650 0.333 5.31 93 2.670 0.406 5.91 96 2.906 0.300 5.33 土-4 K235+830 1.19 56.0 27.5 1.74 19.0 82.7 17.3 62.94 15.32 6.29 1.00 1.93 52 90 0.705 0.722 6.49 93 1.050 0.383 4.11 96 1.385 0.933 8.85 
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表 2 土场土样矿物含量
Table 2. Mineral composition of borrow soil
/% 土场名称 里程桩号 蒙脱石 伊里石 石英 微斜长石 钠长石 高岭土 白云石 透闪石 绿泥石 赤铁矿 未检出矿物 土-1 K230+500 16 14 45 4 7 2 — 4 2 2 4 土-2 K231+800 13 12 50 3 5 2 3 — 2 3 5 土-3 K235+576 20 15 45 5 4 3 2 — — 2 4 土-4 K235+830 16 14 50 3 3 — 3 — 3 2 6
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表 3 土场土样改善结果
Table 3. Modified results of borrow soil
土场名称 混合料配合比 重型击实 压实度/% 自由膨胀率/% 收缩系数 50 kPa压力下膨胀率/% 胀缩总率/% 承载比 最大干密度/g·cm-3 最佳含水量/% 试件成型 测试 干密度/g·cm-3 含水量/% 压实度/% 吸水量/g 膨胀量/% 承载比/% 土-1K230+500 1 1.64 19.0 95 35 0.163 -0.79 0.514 1.56 19.0 95 240 0 166 2 1.63 19.6 95 38 0.163 -0.50 0.804 3 1.50 19.5 95 29 0.167 -0.97 0.366 1.43 19.5 95 299 0 132 4 1.44 20.3 95 24 0.079 -0.88 -0.248 土-2K231+800 1 1.65 19.0 95 40 0.138 -0.46 0.644 1.57 19.0 95 133 0 208 2 1.64 19.8 95 41 0.150 -0.19 1.010 3 1.52 19.1 95 23 0.082 -0.55 0.106 1.46 19.1 96 242 0 141 4 1.47 24.5 95 24 0.083 -1.22 -0.556 土-3K235+576 1 1.66 19.0 95 41 0.267 -1.14 0.996 1.58 19.0 95 202 0 128 2 1.65 19.5 95 49 0.240 -0.44 1.480 3 1.51 19.5 95 38 0.114 -0.48 0.072 1.44 19.5 95 293 0 116 4 1.48 19.8 95 36 0.060 -0.79 -0.310 土-4K235+830 1 1.63 20.2 95 48 0.169 -0.97 0.382 1.55 20.0 95 170 0 174 2 1.62 20.7 95 46 0.167 -0.35 0.986 3 1.51 20.5 95 35 0.056 -0.63 -0.182 1.43 20.5 95 229 0 138 4 1.44 21.0 95 38 0.036 -1.19 -0.902 注: 1, 石灰∶土=8∶92;2, 石灰∶土=10∶90;3, 石灰∶粉煤灰∶土=8∶24∶68;4, 石灰∶粉煤灰∶土=10∶30∶60。
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表 4 压实度与含水量对照
Table 4. Moisture content and compaction degree
桩号 受水前 受水后 压实度/% 含水量/% 压实度/% 含水量/% K235+162~K235+315 (95区第四层8%石灰土) 98.3 15.4 94.5 26.0 97.6 18.8 85.7 26.5 K235+315~K235+583 (95区第四层8%石灰土) 95.5 18.0 83.1 27.7 95.3 15.9 85.4 28.1 95.0 17.0 86.9 25.4 K235+583~K235+700 (95区第三层8%石灰土) 97.9 16.3 83.0 25.7 96.1 17.4 82.1 26.7 K235+828~K235+930 (95区第三层8%石灰土) 88.0 27.9 78.9 34.9 85.6 29.2 80.5 34.5 K236+240~K236+526.5 (95区第二层8%石灰土) 92.0 18.9 82.9 32.0 90.9 21.3 82.9 27.5 92.5 21.1 79.4 32.8 K236+530.5~K236+817 (95区第三层8%石灰土) 88.6 21.7 81.9 30.1 92.2 21.3 82.1 30.1 86.7 25.9 83.7 29.6
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表 5 弯沉代表值统计
Table 5. Typical deflection values
受水前 受水后 里程桩号 弯沉代表值/10-2mm 里程桩号 弯沉代表值/10-2mm K234+160~K234+900 44.0 K234+160~K235+500 77.8 K235+650~K235+752 40.5 K236+560~K236+800 65.9 K236+860~K237+060 56.8 K236+860~K237+060 71.6
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表 6 膨胀性、含水量与密度
Table 6. Swelling property, moisture content and density
取样编号 取样深度/m 填料名称 测区划分 液限/% 塑指 自由膨胀率/% 50 kPa压力下膨胀率/% 胀缩总率/% 含水量/% 路堤密度/g·cm-3 路堤压实度/% 受水前 测试值 受水前 测试值 1 0.0~0.3 石灰土 95区 50.6 20.5 28 14.1 19.1 1.65 85.2 2 0.3~0.5 51.3 21.3 30 14.1 24.2 1.65 1.50 3 0.5~0.7 51.3 23.7 23 18.8 20.3 1.63 4 0.7~0.9 45.7 18.2 20 13.6 19.4 1.65 1.45 5 0.9~1.1 土 93区 49.4 28.3 48 14.9 18.5 1.79 1.70 85.7 6 1.1~1.3 54.2 32.9 52 1.05 5.274 16.5 17.3 1.78 1.65 7 1.3~1.5 54.5 33.0 55 16.7 19.0 1.81 1.63 8 1.8~2.0 44.0 23.6 43 -1.75 -0.118 18.1 22.7 1.74 1.59 9 2.5~2.7 土 90区 47.3 27.5 43 17.4 19.0 1.74 1.70 88.4 10 3.0~3.3 49.4 25.1 43 -1.22 3.460 19.6 20.2 1.69 1.69 11 3.5~3.7 45.4 24.9 38 23.0 20.5 1.74 1.69 12 4.7~9.0 地基土 56.1 34.0 50 -0.82 2.121 25.4 1.57 注: 地基土测试数据取代表值。
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表 7 膨胀性、含水量与密度
Table 7. Swelling property、moisture content and density
取样编号 取样深度/m 填料名称 测区划分 液限/% 塑指 自由膨胀率/% 50 kPa压力下膨胀率/% 胀缩总率/% 含水量/% 路堤密度/g·cm-3 路堤压实度/% 受水前 测试值 受水前 测试值 1 0.0~0.2 石灰土 95区 52.7 17.2 44 17.6 1.59 1.58 87.3 2 0.2~0.4 60.8 24.8 40 20.3 19.2 1.57 1.48 3 0.4~0.6 50.8 17.7 25 16.5 24.3 1.61 1.36 4 0.6~0.8 49.3 28.7 25 20.3 19.5 1.61 5 0.8~1.0 土 93区 45.5 16.2 46 -2.240 1.968 16.3 23.4 1.74 1.64 89.2 6 1.0~1.2 46.1 25.2 38 14.2 21.7 1.76 1.56 7 1.2~1.4 52.2 28.4 60 0.375 5.695 18.4 20.7 1.66 1.71 8 1.7~1.9 土 90区 53.7 30.8 46 15.5 22.3 1.69 1.66 9 2.5~2.7 34.9 16.5 28 17.3 17.3 1.65 1.75 10 3.1~5.7 地基土 55.5 32.0 51 17.7 26.6 1.65 1.54 注: 地基土测试数据取代表值。
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表 8 膨胀土层层位
Table 8. Depth of swelling soil bed
桩号 膨胀土层深度/m (从路基顶面起算) 层厚/m 压实区 对应的胀缩总率/% K234+370 0.0~0.9 0.9 95区 0.9~1.7 0.8 93区 5.274 2.8~3.7 0.9 90区 3.460 K235+470 95区的灰土层直接填筑在地基上 自由膨胀率小于40% K236+450 0.0~0.8 0.8 95区 0.8~1.4 0.6 93区 1.968~5.695 1.4~2.7 1.3 90区 K237+200 0.0~0.7 0.7 95区 0.7~0.9 0.2 93区 4.784 1.3~3.5 90区 1.820~2.830
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表 9 路堤弯沉复测代表值
Table 9. Typical deflection values of repetitive measurement
路堤里程桩号 弯沉平均值/10-2 mm K235+162.5~K235+700 15.0 K235+700~K236+050 35.4 K236+050~K236+826 26.2 K236+826~K237+070 35.2
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[1] 膨胀土选译文集编辑组. 国外膨胀土研究新技术[A]. 第五届国际膨胀土大会论文选译集[C]. 成都: 成都科技大学出版社, 1986. [2] JTJ 013-95, 公路路基设计规范[S]. [3] WANG Xiao-jun, ZHAO Zhong-xiu. Experimental research on swelling rock's roaded improved with lime-additive[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1998, 20(1): 39-43. (in Chinese) [4] Robert W D. Swell-Shrink Behavior of Compacted Clay[M]. AS- CE, 1993. [5] YU Xiang-juan. Testing method on filling material for expansion soil subgrade[J]. Journal of Hohai University, 1999, 27(4): 68-72. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SXCJ202012005.htm -
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