1、文章编号 : 10020268 (2005) 04003104高 速 公 路 路 基 填 料 膨 胀 性 判 别 和 分 类磊 1 , 唐 蓓 华 2 , 许 明 军 3 , 江 峰 1方(11 东南大学交通学院 , 江苏 南京 ; 21 江苏高速公路建 设指挥所 , 江苏 南京 ;31 江苏省交通规划设计院 , 江 苏 南京 )摘要 : 膨胀土的判别和分类指标的合理选取是一重要的问题 , 其现行的判别和分类存在不足 , 即胀缩总 率 作 为 主 要 的判别指标 , 其指标取得所需的试验时间较长 , 不能满足目前高速公路建设的实际需要 。通过具体工程的 实 际 资 料 分 析 认为 , 对一特
2、定地区的膨胀性土作为路基填料 时 , 在 一 定 条 件 下 CBR 膨 胀 率 与 胀 缩 总 率 存 在 一 定 的 相 关 关 系 , 在 工程实践中可以用 CBR 膨胀率代替胀缩总率 , 作为高速公路路基填料膨胀性判别和分类指标 。关键词 : 路基填料 ; 土的膨胀性 ; 胀缩总率 ; CBR 膨胀率中图分类号 : U41611 文献标识码 : AExp a n sive Ide ntific atio n a nd Cla s sify of Subgra de Pa dding in Exp re s swa yFANG Lei1 , TANG Beihua2 , XU Mingj
3、un3 , J IANG Feng1(11Trangsportation College of Southeast University , Jiangsu Nanjing , China ;21The Expressway Construction Directing Office of Jiangsu Province , Jiangsu Nanjing , China ;31Jiangsu Provincial Planning and Design Institute of Communications , Jiangsu Nanjing , China)Ab stract : How
4、 to select the classification index and how to determine the behavior of expansive soil are of great importance1On the base of practical data in concrete project , conclusions have drawn as follows : CBR expansive rate has definite correlativity with total rate of swellingshrinkage , and in engineer
5、ing practice , CBR expansive rate could be used to determine the expansive behavior and classifica2 tion index instead of total rate of swellingshrinkage in the project of expressway1Key word s : Subgrade padding ; Expansive behavior of soil ; Total rate of swellingshrinkage ; CBR expansive rate高速公路
6、是跨 越 不 同 地 质 单 元 的 巨 型 带 状 工 程 ,在勘察设计和施工中不能判别和区分膨胀土与非膨胀 土 , 会 给生 命 线 工 程 带 来 巨 大 的 浪 费 和 工 程 质 量 隐 患 。同时 , 在土源紧张的地区和从保护土地资源的角 度出发 , 膨胀土是一种非理性的路堤填筑材料 。但哪些膨胀土可以利用 , 哪些通过改良后可以采用 , 以及 如何合理利用膨胀土是值得深入研究的问题 。要想回 答这些公路工程中最基本的问题 , 路堤用膨胀土填料 的分类和判别是一个必须首先明确回答的问题 。从不 同的工作目的出发 , 采用不同的特性指标建立的判别与分类系统 , 彼此有一定的差别是正常
7、的 。结合具体的工程特点进行膨胀土的判别和分类 , 有利于工程建设 。1 膨胀土的判别和分类方法决定膨胀土特殊工程性质的因素是多方面的 , 有内在因素 , 如土体的结构特征和粘土矿物成分 ; 也有 外在因素 , 如气候条件及变化 。内因是控制其工程特 性 的决定因素 , 因 此 鉴 定 膨 胀 土 应 根 据 内 因 来 确 定 ; 外因是其工程特性的激发因素 , 也很重要 , 内因不通 过外因的激发其工程特性不能表现出来 。膨胀土的判别 指标多达 10 多 项 , 它 们 之 间 的 组 合 和 相 关 关 系 非常复杂 。因此 , 膨胀土判别和分 类中指标的选择 , 首先 应从成因 、胀
8、缩 机 理 等 观 点 出 发 , 采 用 数 学 手 段 ,以各指标的相关分析为基础选择表征膨胀土特征的独 立指标 , 建立判别和分类函数 。由此可见 , 指标的正确选择是膨胀土判别和分类中关键的第 1 步 , 若 是 指标选择得 当 , 所 建 立 的 判 别 和 分 类 方 案 的 实 用 性 就 大 , 判 别和分 类的可靠性就大 ; 反之 , 误判和错划的可能性就大 。土的膨胀性判别与分类 , 国内外已开展了大量的 研究工作 , 提出了许多判别与分类方法 。膨胀土的初步 判 别 可 采 用 现 场 定 性 和 室 内 简 易 定 量 的 指 标 相 结合 。野外 的 初 步 判 别
9、以 土 的 结 构 岩 性 特 征 的 描 述 为 主 , 结 合室内 土 工 试 验 指 标 : 胶 粒 含 量 或 粘 粒 含 量 、土体中蒙脱石 (等效蒙脱石 ) 的含量 、塑性指数 、干容重 、自由膨 胀率 , 可初步判别土层的膨胀性 。在膨 胀土的分类上 ,廖 世 文 等 (1979) 总 结 了 国 内 外 十 几 种 方 法 ,提出在判别 上 主 要 有 的 3 类 方 法 : 塑 性 法 、孔 隙法 、综 合法 ;在分类上是指标法 、工程地质法 、建筑先例 法 。目前 比 较 有 影 响 的 和 具 有 代 表 性 的 判 别 分 类 标 准 ,国外主要有原苏联建筑法规判别 、
10、澳大利亚采用的不稳定系数判别法 、美国垦务局方法 、按活动性指数分类 、亚特伯界限分 类 、按收缩指标分类等 。国内主要有 国家建委颁布的 膨胀土 地 区 建 筑 技 术 规 范 ( GBJ 11287) 、铁道 部 制 定 的 铁 路 工 程 地 质 膨 胀 土 勘 测 规 则 ( TB1004295 ) 、交 通 部 发 布 的 公 路 路 基 设 计 规 范 (J TJ 01395) 、中华人民共和国军用标准 膨 胀 土 地 区 营 房 建筑技 术规 范 ( GJB21291994) 以 及 云 南 、广 西 等 地方行政部门制定的有关技术和维护条例 。目前 , 国内外判定膨胀土的方法和
11、指 标较多 , 不 同的研究者从不同的工作目的出发 , 采用不同的特性指标建立的判别与分类系统 , 彼此有一定的差别是正 常 。结合具体的 工 程 特 点 进 行 膨 胀 土 的 判 别 和 分 类 ,有利于工程建设 。其中判别指标自由膨胀率 Fs 是风干土碾细过筛 ,人为干扰因素很多 ,不能全部反映膨胀土的性质 。但是 自由膨胀率能说明粘性土在无结构力影响下的膨胀情 况 ,可以初步评价粘性土的膨胀性 ,并且简单快捷 。粒 度成分 是 反 映 膨 胀 土 物 质 组 成 的 基 本 特 性 指标 ,土中小于 01005mm 的粘 粒 与 小 于 01002mm 的 胶 粒 成分的含量越高 ,一
12、般表明蒙脱石成分 较高 ,分散性较 好 , 比 表 面 积 大 , 亲 水 性 强 , 膨 胀 性 大 。因 此 , 用0102mm 粘粒含量作为判别和分类的标准是合适的 。 膨胀土产生膨胀的基本缘由在于土粒与水的相互作 用 , 在 一 定 条 件 下 表 现 为 体 积 增 大 。在 生 产 实 践 中 , 一般 测定试样在有侧限的条件下吸水沿垂直高度 方向的变化 , 分为无荷载膨 胀量和有荷载膨胀量 。膨 胀量的大小与土体结构 、构造 、粘土矿物的类型与组 合条件以及起始含水量与干容重等因素相关 。膨胀土的膨胀率是表征膨胀性的一个重要指标 , 是土体吸水 后的体积增量与初始体积之比 ,公路
13、土工试验规程 (J TJ 05193) 已 有 明 确 的 试 验 操 作 方 法 。但 该 试 验 需 要几天甚至更长的时间 。因为要测量土样在固结完成 后 , 再加水 , 试件吸水时开始膨胀直到膨胀稳定时的变化量 , 需要较长的时间是必然的 。 收缩是指土体中水分被蒸发过程中 , 其体积缩小的现象 , 工程实践中常用线缩 率和体缩率或收缩系数 来表征 。收缩性是指原状土或重塑土在失水 过程中体 积 收缩的能力 。收缩仪 所 用 试 样 为 击 实 土 样 , 公 路土 工 试 验 规 程 (J TJ 05193) 要 求 , 在 室 温 不 高 于30 条件下 , 进行收缩试验 , 根据试
14、样温度 和 收 缩 速 度 , 宜每隔 1 4h 测记百分表 读数 , 并称 整 套 装 置 和 试样质量 , 准确 至 011g 。2d 后 , 每 隔 6 24h 测 记 百 分表读数 , 并称质量 , 至两次百分表读数不变 。试验结束后 , 烘 干 试 样 准 确 至 011g 。由 于 膨 胀 土 是 塑 性 指数较高 的 粘 性 土 , 其 失 水 收 缩 过 程 需 要 很 长 的 时 间 。因此 , 完成一个收缩试验 , 通常需要 10d 以上 。 胀缩总率必须在完成了土的膨胀率试验和收缩试 验方能获得 。膨胀总率能反映膨胀土的粘土矿物成分与结构特征 , 在一定条件下 , 它是膨
15、胀土比较稳定的 属性指标 , 是公路工程中有 实用价值的重要指标 , 可 以作为膨胀土判别指标之一 , 但获得其试验成果所需 的时间较长 , 在实际工程实际中 , 不能满足公路工程 建设的需要 。2 高速公路路用填料判别膨胀性方法的优缺点目前 , 高速公路判别膨胀土的主要依据在交通部发 布的 公路路 基 设 计 规 范 (J TJ 01395)土的判别和分类如表 1 。表 1 膨胀土的判别和分类中 , 膨 胀弱 膨 胀 土 中 等 膨 胀 土 强 膨 胀 土/ %类 别 指 标 备 注/ % / % 3 某高速公路路基填料膨胀性的判别及分类线 胀 缩 总 率 ep0102mm 粘 粒 含 量
16、自 由 膨 胀 率017 24 50 9050kPa 荷 载 下符 合 膨 胀 土 的 现 场 宏 观 特 征该高速公路沿线地层岩性以出露的燕山二 、三期全风化花 岗 岩 基 底 为 主 , 局 部 覆 盖 薄 层 第 四 系 坡 积层 , 局部山间洼地分布有薄层冲积层 。全风化花岗岩具有一定的膨胀性 , 膨胀土经过扰动击实以后或作为 路基填料时 , 其胀缩总率可以用下列公式计算膨 胀土的湿度 系 数 应 根 据 当 地 10 年 以 上 含 水 量的变化及有关气象资料统计求出 , 也可以按下式计算01002 粘 粒含 量 / %分 类 野 外 地 质 特 征 自 由 膨 胀 率 / % CB
17、R 膨 胀 量/ %灰 白 色 、灰 绿 色 , 粘 土 细 腻 , 滑 感 特 强 , 网 状 裂 隙 极 发育 , 有 蜡 面 , 易 风 化 呈 细 粒 状 、鳞 片 状 。以 棕 、红 、灰 色 为 主 , 粘 土 中 含 有 少 量 粉 砂 , 滑 感 较 强 ,裂 隙 较 发 育 , 易 风 化 呈 碎 粒 状 , 含 钙 质 结 核 。黄 褐 色 为 主 , 粘 土 中 含 较 多 粉 砂 , 有 滑 感 , 裂 隙 发 育 ,易 风 化 呈 碎 粒 状 , 含 较 多 钙 质 或 铁 锰 结 核 。蒙 脱 石伊 利 石蒙 脱 石 伊 利 石 蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石强
18、 膨 胀 土 50 90 13中 等 膨 胀 土 35 50 65 90 8 13弱 膨 胀 土 35 40 65 5 8注 : 11CBR 试 验 制 样 控 制 标 准 宜 采 用 湿 法 重 型 击 实 标 准 ; 21 条 件 允 许 时 , 应 进 行 重 塑 压 实 土 的 胀 缩 总 率 试 验 。要的 。4 结论参考文献 :(1) 土的膨胀性判别是膨胀土地区工程建设 中 的一个关键技术问题 。(2) 从实际工程出发 , 结合高速公路的工程 特 点 分析现行膨胀土的优缺点 。(3) 路基 填 筑 土 的 膨 胀 性 可 利 用 浸 水 CBR 膨 胀 率来代替胀缩总率 , 进行判
19、别和分类 。(4) 结合具体工程对膨胀土的性质进行分类 和 统 计 , 建立适 合 当 地 条 件 和 工 程 特 点 的 判 别 和 分 类 标 准 , 对高速公路这一类大量利用土方的工程是非常必廖 世 文 1 膨 胀 土 与 铁 路 工 程 M 1 北 京 : 中 国 铁 道 出 版 社 ,19841中 华 人 民 共 和 国 交 通 部 1 公 路 土 工 试 验 规 程 (J TJ 05193) S 1北 京 : 人 民 交 通 出 版 社 , 19931中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 1 膨 胀 土 地 区 建 筑 技 术 规 范 ( GBJ 11287) S 1 北 京 :
20、 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 19881中 华 人 民 共 和 国 铁 道 部 1 铁 路 工 程 地 质 膨 胀 土 勘 测 规 则( TB1004295) S 1 北 京 : 中 国 铁 道 出 版 社 , 19951刘 特 洪 1 工 程 建 设 中 的 膨 胀 土 问 题 M 1 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 1997112345(上接第 30 页 )沿 其拉杆从里 到 外 , 每 隔 4m 为 一 个 注 浆 段 , 采 取 同 一设定的注浆压力 , 分段逐次完成注浆 。(2) 同 段 上分 层 , 即 在 垂 直 方 向 上 , 不 同 水 平 层
21、 上 的 同 一 注 浆段 , 按不同的设定注浆压力实施注浆 。施 工过程 中 , 我 们 还 对 墙 体 建 造 、填 土 与 夯 实 、 锚杆和锚定板的安装等诸多工艺进行了改进 , 保证了工程的顺利完成 , 鉴于篇幅有限 , 本文不作详述 。Grouted Anchors Have Short Tendon Bond and Length ? J 1Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ( ASCE) , 1998 , 124 (2) : 110 - 1181高 永 涛 , 张 友 葩 , 吴 顺 川 , 等 1
22、滑 移 岩 石 边 坡 加 固 后 的 稳 定 性分 析 J 1 岩 土 力 学 与 工 程 学 报 , 2002 , 21 ( 增 2 ) : 2562 -25691Chungsik Yoo1Behaviour of Braced and Anchored Walls in Soils Overly2 ing Rock J 1Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineer2 ing (ASCE) , 2001 , 127 (3) : 225 - 2321张 友 葩 , 高 永 涛 , 王 杰 林 , 等 1 动 载 荷 下 土 质
23、边 坡 的 失 稳 分 析J 1 北 京 科 技 大 学 学 报 , 1998 , 25 (2) : 110 - 1171高 永 涛 , 张 怀 静 , 等 1 高 填 方 路 基 单 纯 侧 滑 失 稳 治 理 的 理 论 研 究 及 工 程 应 用 J 1 公 路 交 通 科 技 , 2004 , 21 (9) : 9 - 121 张 友 葩 , 高 永 涛 , 等 1 交 通 载 荷 下 高 峪 铺 公 铁 立 交 桥 挡 土 墙 失 稳 模 拟 J 1 有 色 金 属 , 2003 , 50 (2) : 96 - 1001高 永 涛 , 张 友 葩 , 等 1 土 质 边 坡 抗 滑
24、桩 机 理 分 析 J 1 北 京 科 技 大 学 学 报 , 2003 , 25 (2) : 117 - 1231Wu Shunchuan , Zhang Youpa , Gao Yongtao1Study on Range IntervalDistance of Prestressed Anchor Bars Using Update Backpropagation Neu22345 结束语52000 年 7 月 该 项 工 程 全 部 结 束 , 至 今 已 安 全 运行了近 4 年 。经 过 36 个 月 的 连 续 观 测 , 整 个 边 坡 体 及挡土墙本身呈完全稳定状态 , 说明双锚技术用于非稳定边坡坡间挡土墙的建造是成功和可靠的 , 该项目所取得的理论及技术成果可在类似工程中广泛推广和 应用 。678ral Network J 1Journal of Coal Science jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:/D|/ 新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56
