一種南方高液限土路基壓實濕度設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種南方高液限土路基壓實濕度設計方法，包括以下步驟：高液限土室內擊實試驗方法選擇研究；高液限土的壓實特性研究；高液限土的強度特性研究；高液限土的水穩(wěn)定性研究。本發(fā)明通過以室內試驗研究為基礎，通過對南方高液限路基土干法和濕法擊實方法選擇、壓實特性、強度特性以及水穩(wěn)定性等的研究，提出路基土的壓實含水率范圍，本發(fā)明為高液限土直接用于路基填料提供了理論依據，解決了南方高液限土填筑路堤的技術難題，對工程質量控制提供了明確的方法，能有效利用資源，節(jié)約成本，減小環(huán)境污染。此外，本發(fā)明操作方便，減少了成本，有著很好的實際應用價值。
【專利說明】一種南方高液限土路基壓實濕度設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高液限土【技術領域】，尤其涉及一種高液限土路基壓實濕度的設計方法。
【背景技術】
[0002]高液限土具有高液限、高天然含水率等特點，易導致路堤的失穩(wěn)、不均勻沉降和沉陷等破壞，而高液限土在我國南方地區(qū)分布范圍較廣，如果廢棄，將造成資源的巨大浪費，而且需要大面積的棄土場和取土場，顯然在當今用地日趨緊張的狀況下簡單的廢棄換填的方法越來越不可行；若利用石灰等穩(wěn)定材料改良處治，又會造成環(huán)境污染，增加建設成本，大大延長工期，因此，確定高液限土直接用于路堤填筑的壓實濕度設計方法，對于提高高液限土路基修筑水平，具有重要的經濟和社會價值。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種南方高液限土路基壓實濕度設計方法，旨在解決直接利用高液限土用于路堤填筑的壓實濕度設計方法的問題。
[0004]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，該高液限土路基壓實濕度的設計方法包括以下步驟:
[0005]確定高液限土室內擊實試驗方法；
[0006]高液限土的壓實性試驗；
[0007]高液限土的強度特性的變化；
[0008]聞液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性。
[0009]進一步，選擇研究選擇濕法擊實作為南方高液限土擊實試驗方法。
[0010]進一步，高液限土的壓實性試驗，通過對大于5組典型高液限土樣在不同含水率下分別以三種不同擊實功(98擊、50擊、30)擊進行擊實,得出在一定含水率范圍內土的壓實度隨壓實功的增加而增大，當含水率達到一定程度時高液限土在擊實過程中已表現(xiàn)出橡皮土特征，即隨著擊實功的增加土的壓實度沒有提高，過多的擊實功容易造成土體內部剪切破壞。從而確定土樣出現(xiàn)橡皮土的含水率范圍。
[0011]進一步，高液限土的強度特性的變化:制作4?5種不同含水率的試樣，對每種含水率的試樣進行三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)的CBR試驗，得到土樣CBR值滿足規(guī)范要求的含水率范圍。
[0012]進一步，開展高液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性影響研究:不同擊實功作用下，土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減，說明偏濕狀態(tài)下碾壓的高液限土路基其水穩(wěn)定性要好些；相同制樣含水率條件下，擊實功越大，土樣越密實，其膨脹量越小，說明增大土體密度有利于提高土體的水穩(wěn)定性。
[0013]進一步，高液限土填料的技術要求:壓實性試驗時未出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象的含水率范圍和強度特性試驗CBR值能滿足規(guī)范要求的含水率范圍的重疊部分可直接對其碾壓，將此重疊含水率范圍定義為OMC?OMC+X%，發(fā)明人前期研究表明，南方濕熱地區(qū)高液限土通過翻曬，含水率每天可以降低2%左右，考慮到施工單位可以接受的翻曬時間一般不超過3天，從而得出結論:天然含水率介于OMC?0MC+x%之間時可直接碾壓；天然含水率介于0MC+x%?0MC+(x+5) %之間時，須通過晾曬使其含水率降低到OMC?0MC+x%范圍內時進行碾壓；天然含水率高于0MC+U+5) %的高液限土含水率要降低到OMC?0MC+X%范圍內需晾曬時間較長，需要3天以上，難以滿足施工進度，建議廢棄或采用改良處治。
[0014]本發(fā)明提供的一種南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，通過以室內試驗研究為基礎，通過對南方高液限路基土干法和濕法擊實方法選擇、壓實特性、強度特性以及水穩(wěn)定性等的研究，提出路基土的壓實含水率范圍，本發(fā)明為聞液限土直接用于路基填料提供了理論依據，解決了南方高液限土填筑路堤的技術難題，對工程質量控制提供了明確的方法，能有效利用資源，節(jié)約成本，減小環(huán)境污染。此外，本發(fā)明操作方便，減少了成本，有著很好的實際應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例提供的高液限土路基壓實濕度的設計方法的流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例提供的土樣在不同含水率下壓實度隨擊實功能的變化曲線示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例提供的土樣CBR值隨含水率的增加的變化曲線示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例提供的土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]圖1示出了本發(fā)明提供的高液限土路基壓實濕度的設計方法流程。為了便于說明，僅僅不出了與本發(fā)明相關的部分。
[0021]本發(fā)明的高液限土路基壓實濕度的設計方法，該高液限土路基壓實濕度的設計方法包括以下步驟:
[0022]高液限土室內擊實試驗方法選擇研究；
[0023]確定高液限土室內擊實試驗方法；
[0024]高液限土的壓實性試驗；
[0025]高液限土的強度特性的變化；
[0026]高液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性。
[0027]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，通過對比干法和濕法擊實試驗過程和試驗結果，發(fā)現(xiàn)濕法擊實過程與實際工程的施工過程一致，因此選擇濕法擊實作為南方高液限土擊實試驗方法。
[0028]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，高液限土的壓實性試驗，通過對大于5組典型高液限土樣在不同含水率下分別以三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)進行擊實，在一定含水率范圍內土的壓實度隨壓實功的增加而增大，當含水率達到一定程度時高液限土在擊實過程中已表現(xiàn)出橡皮土特征，即隨著擊實功的增加土的壓實度沒有提高，過多的擊實功容易造成土體內部剪切破壞。從而確定土樣出現(xiàn)橡皮土的含水率范圍。
[0029]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，制作4?5種不同含水率的試樣，對每種含水率的試樣進行三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)的CBR試驗，得到土樣CBR值滿足規(guī)范要求的含水率范圍。
[0030]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，開展高液限土含水率對路基的穩(wěn)定性影響研究:不同擊實功作用下，土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減，說明偏濕狀態(tài)下碾壓的高液限土路基水穩(wěn)定性要好些；相同制樣含水率條件下，擊實功越大，土樣越密實，其膨脹量越小，說明增大土體密度有利于提高土體的水穩(wěn)定性。
[0031]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，高液限土填料的技術要求:壓實性試驗時未出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象的含水率范圍和強度特性試驗CBR值能滿足規(guī)范要求的含水率范圍的重疊部分可直接對其碾壓，將此重疊含水率范圍定義為OMC?0MC+X%，發(fā)明人前期研究表明，南方濕熱地區(qū)高液限土通過翻曬，含水率每天可以降低2%左右，考慮到施工單位可以接受的翻曬時間一般不超過3天，從而得出結論:天然含水率介于OMC?0MC+x%之間時可直接碾壓；天然含水率介于0MC+x%?0MC+(x+5) %之間時，須通過晾曬使其含水率降低到OMC?0MC+x%范圍內時進行碾壓；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 %范圍內需晾曬時間較長，需要3天以上，難以滿足施工進度，建議廢棄或采用改良處治。
[0032]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實施例的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法包括以下步驟:
[0034]SlOl:確定高液限土室內擊實試驗方法；
[0035]S102:高液限土的壓實性試驗；
[0036]S103:高液限土的強度特性的變化；
[0037]S104:高液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性。
[0038]本發(fā)明實施例的高液限土路基壓實濕度的設計方法具體步驟為:
[0039]第一步，高液限土室內擊實試驗方法選擇研究:考慮到南方高液限土天然含水率高，路基填筑時只能在一定含水率范圍內進行，而此含水率通常比天然含水率低，因此需晾曬后方可施工，濕法擊實過程是將高含水率的土風干到一定含水率后進行擊實，此過程與路基土填筑前的晾曬和晾曬后碾壓過程基本一致，且大量的擊實試驗表明，濕法擊實得到的最佳含水率比干法擊實的大，最大干密度比干法擊實的小，有利于降低高液限土施工難度，因此，選擇濕法擊實作為南方高液限土擊實試驗方法；
[0040]第二步，高液限土的壓實特性研究:通過對至少5組典型高液限土樣從各自OMC (0MC為濕法擊實試驗得到的土樣最佳含水率)開始，以2%?3%的含水率遞增進行4?5個不同含水率下?lián)魧嵲囼?每個含水率下分別以三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)進行擊實，得到各組土樣從OMC至大于OMC —定含水率范圍內土的壓實度隨壓實功的增加而增大，當含水率達到0MC+X%時不同擊實功作用下土樣的壓實度基本一致，超過此含水率范圍，高液限土在擊實過程中已表現(xiàn)出橡皮土特征，即隨著擊實功的增加土的壓實度沒有提高，且過多的擊實功容易造成土體內部剪切破壞；
[0041]第三步，高液限土的強度特性研究:對典型土樣從OMC開始，以2%?3%的含水率增加，制作4?5種不同含水率的試樣，對每種含水率的試樣進行三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)的CBR試驗，得到土樣CBR值隨含水率的增加的變化特征:含水率為OMC?OMC+x %時，土樣CBR都大于3 %，能夠用于路堤填筑；
[0042]第四步，高液限土的水穩(wěn)定性研究:不同擊實功作用下，土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減，說明偏濕狀態(tài)下碾壓的高液限土路基其水穩(wěn)定性要好些；相同制樣含水率條件下，擊實功越大，土樣越密實，其膨脹量越小，說明增大土體密度有利于提高土體的水穩(wěn)定性；
[0043]上述步驟第二步、第三步、第四步中含水率為OMC?0MC+x%時的壓實度、CBR值、膨脹量都能滿足路堤填筑要求，大量的現(xiàn)場試驗表明，通過翻曬，高液限土含水率一般每天可以降低2%左右，考慮施工單位對翻曬時間的接受程度，提出高液限土填料的技術要求:天然含水率介于OMC?0MC+x%之間時可直接碾壓；天然含水率介于0MC+x%?OMC+(x+5) %之間時，須通過晾曬使其含水率降低到OMC?0MC+x%范圍內時進行碾壓；天然含水率高于OMC+(x+5) %的高液限土含水率要降低到OMC?0MC+x%范圍內需晾曬時間較長，需要3天以上，難以滿足施工進度，建議廢棄或采用改良處治。
[0044]本發(fā)明的具體實施例如下:
[0045]1、擊實試驗方法的選取
[0046]南方濕熱地區(qū)土體天然含水率一般大于最佳含水率，須晾曬降低含水率后進行分層碾壓施工，采用濕法制件更符合實際施工過程；同時，同等條件下?lián)魧嵲囼炞畲蟾擅芏葷穹ㄐ∮诟煞?，最佳含水率濕法大于干法，采用濕法擊實有利于降低高液限土路基修筑難度，因此，綜合考慮，選擇濕法擊實作為南方高液限土擊實方法；
[0047]2、高液限土的壓實特性
[0048]通過對南方某高速公路5組典型高液限土樣在不同含水率條件下分別以三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)進行擊實，得到土樣在不同含水率下壓實度隨擊實功能的變化曲線(圖2):5組土樣在OMC(最佳含水率)?0MC+2%時，壓實度隨擊實功的增加而增加的幅度較大；含水率達到0MC+3%時，壓實度隨擊實功的增加而增大的幅度開始降低，50擊與98擊情況下的壓實度已比較接近；大于0MC+5%時，不同擊實功作用下土的壓實度基本一樣，即在此含水率條件下，擊實過程中已表現(xiàn)橡皮土特征，過多的擊實功容易造成土體內部剪切破壞，此時，對于該高液限土樣，即為5% ；
[0049]3、高液限土的強度
[0050]對每種典型土樣從OMC開始，以2%?3%的含水率增加，制作4?5種不同含水率的試樣，對每種含水率的試樣進行三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)的CBR試驗，得到土樣CBR值隨含水率的增加的變化曲線(圖3):土樣CBR值隨含水率呈先增大后減小的變化特征，制樣含水率在0MC+3%時的CBR值最大；含水率為OMC?0MC+5% (即為x% )時，CBR值都大3%，能夠直接用于路堤填筑；當含水率達0MC+7%時，不同擊實功下土的壓實度已變化很小，CBR值也很小，此時已出現(xiàn)明顯的橡皮土現(xiàn)象；
[0051]4、水穩(wěn)定性
[0052]不同擊實功作用下，各土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減(圖4)，這說明偏濕狀態(tài)下碾壓的高液限土路基其水穩(wěn)定性要好些；相同制樣含水率條件下，擊實功越大，土樣越密實，其膨脹量越小，說明增大土體密度有利于提高土體的水穩(wěn)定性；
[0053]綜上所述，提出該高液限土填料的技術要求:天然含水率介于OMC?0MC+5%之間時可直接填筑；天然含水率介于0MC+5%?0MC+10%之間時，須通過晾曬使其含水率降低到OMC?0MC+5%范圍后進行填筑；天然含水率高于0MC+10%的高液限土建議廢棄或采用改良處治，OMC為濕法擊實得到的最佳含水率。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種南方高液限土路基壓實濕度設計方法，其特征在于，該高液限土路基壓實濕度的設計方法包括以下步驟: 確定高液限土室內擊實試驗方法； 高液限土的壓實性試驗； 高液限土的強度特性的變化； 高液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性。
2.如權利要求1所述的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，其特征在于，通過對比干法和濕法擊實試驗過程，認為濕法擊實過程與實際工程的施工過程一致，因此選擇濕法擊實作為南方高液限土擊實試驗方法。
3.如權利要求1所述的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，其特征在于，高液限土的壓實性試驗，通過對大于5組典型高液限土樣在不同含水率下分別以三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)進行擊實，得出在一定含水率范圍內土的壓實度隨壓實功的增加而增大，當含水率達到一定程度時高液限土在擊實過程中已表現(xiàn)出橡皮土特征，即隨著擊實功的增加土的壓實度沒有提高，過多的擊實功容易造成土體內部剪切破壞。從而確定土樣出現(xiàn)橡皮土的含水率范圍。
4.如權利要求1所述的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，其特征在于，高液限土的強度特性的變化:制作4?5種不同含水率的試樣，對每種含水率的試樣進行三種不同擊實功(98擊、50擊、30擊)的CBR試驗，得到土樣CBR值滿足規(guī)范要求的含水率范圍。
5.如權利要求1所述的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，其特征在于，開展高液限土的含水率對路基的穩(wěn)定性影響研究:研究發(fā)現(xiàn)不同擊實功作用下，土樣的CBR浸水膨脹量隨制樣含水率的增加快速遞減，說明偏濕狀態(tài)下碾壓的高液限土路基水穩(wěn)定性要好些；相同制樣含水率條件下，擊實功越大，土樣越密實，其膨脹量越小，說明增大土體密度有利于提高土體的水穩(wěn)定性。
6.如權利要求1所述的南方高液限土路基壓實濕度的設計方法，其特征在于，高液限土填料的技術要求:權力3中未出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象的含水率范圍和權力4中CBR值能滿足規(guī)范要求的含水率范圍的重疊部分可直接對其碾壓，將此重疊含水率范圍定義為OMC?0MC+X%，發(fā)明人前期研究表明，南方濕熱地區(qū)高液限土通過翻曬，含水率每天可以降低2%左右，考慮到施工單位可以接受的翻曬時間一般不超過3天，從而得出結論:天然含水率介于OMC?0MC+x%之間時可直接碾壓；天然含水率介于OMC+x%?OMC+(x+5) %之間時，須通過晾曬使其含水率降低到OMC?0MC+X%范圍內時進行碾壓；天然含水率高于OMC+(x+5) %的高液限土含水率要降低到OMC?0MC+x%范圍內需晾曬時間較長，需要3天以上，難以滿足施工進度，建議廢棄或采用改良處治。
【文檔編號】G01N33/24GK103487562SQ201310259708
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權日:2013年6月25日
【發(fā)明者】張軍輝, 鄭健龍, 尹志勇, 周宇, 姚永勝, 岑廣明 申請人:長沙理工大學