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『科普宣传专题』

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科技活动周科普宣传材料之一:


高液限土填筑路基成套技术

一、研究内容
  福建省地处东南沿海,降水丰富,从濒海到山区,各地遍布花岗岩类残积土,该土天然含水率大,液限高,塑性指数大,水稳定性差,属高液限土,尽管在低含水率情况下它能达到较高的强度,但由于其颗粒微观势能严重不平衡,极易受自然降水、地下水或地表水影响,甚至强烈从大气中吸收水分,吸水后的路基发生膨胀,密度减小,强度急剧下降,在行车荷载和土自重作用下,发生不均匀沉降、开裂、横向位移等病害。正是高液限土这种极差的水稳定性,《公路路基设计规范》(JTG?D30—2004)规定高液限土属于特殊土质,不得直接用于路基填筑。
  该项目通过研究高液限土液塑限、含水率、击实功、饱和度和CBR值之间的关系、土水特征(基质吸力)、干湿循环体变特性等,寻找到高液限土有别于常规土的“最佳状态”,并通过现场试验路铺筑,寻求能保持高液限土“最佳状态”的施工工艺,使其满足工程要求。同时,将室内试验、试验路铺筑、现场施工工艺、控制指标到工后观测等成套技术进行总结,编制施工技术指南,便于我省各地高液限土应用借鉴。
二、研究成果
1.高液限土存在一合理含水率范围,在该范围内,强度较大,易达到规范要求强度,且膨胀量较小。对应最大浸水CBR值的含水率称为最合理含水率,最合理含水率ωR与高液限土液限ωL有良好的线性关系。
2.在合理含水率范围内,高液限土的CBR值随击实功增大而增大,且对应最合理含水率时,该趋势最为明显,若击实功不足或偏小,其CBR值减小趋势明显,甚至达不到要求的强度。因此,填筑高液限土不仅必须控制其含水率在最合理含水率范围内,而且需通过较大的碾压功才能压实路基土,保证其强度要求。
3.在合理含水率范围内,击实功越大,干密度越大,CBR值越大,若击实功不足,密度达不到一定的值,相应CBR值则达不到要求。超出合理含水率范围,CBR与干密度关系显得复杂、无规律。
4.一定的饱和度是保证高液限土有较高强度的必要条件,但饱和度超过93%左右,浸水CBR强度锐减。保证高液限土峰值强度的饱和度对应的含水率与合理含水率范围一致。在合理含水率范围内,饱和度能反映土体被压实的程度,因此,可以与干密度一道,作为高液限土施工现场控制指标之一。
5.高液限土强度与液限、塑限、颗粒含量无明确的关系,只能模糊地判断,颗粒越细、液限越高,其CBR值越低。
6.研究高液限土基质吸力与含水率的关系可以看出,高液限土比常规土持水能力更强。同种土样,尽管初始状态,包括干密度、含水率不一样,其饱和度与基质吸力关系曲线基本重合,说明其强度与含水率直接相关,与干密度关系不大。但在含水率一样的情况下,干密度越大,孔隙比越小,其持水能力越弱,强度则越大。
  不同土样土水特征曲线差别较大,反映出不同土样类型,由于矿物组成、颗粒大小、颗粒级配不同,其对水分的吸持能力各异,强度各异。可以利用高液限土强持水能力特点用于绿化工程,提高植物存活率。
三、成果推广
  该成果已在浦南、渔平、武邵、漳龙、泉厦扩建、厦漳扩建、宁德京台、沈海复线莆田段等高速公路开展了广泛应用,对沿线环境的保护起到了积极作用,节约宝贵的土地资源。



高液限土填筑路基


高速公路高液限土应用工程


四、获奖情况



项目研究成果荣获中国公路学会科学技术奖三等奖


项目研究成果荣获福建省科学技术进步奖三等奖

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