基于冻融循环条件下路基填料性能的分析研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于冻融循环条件下路基填料性能的分析研究论文作者：张雪松学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：道路与铁道工程指导教师：宋金华职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterofDegreeofHighwayandRailwayEngineeringANALYSISANDRESEARCHONTHEPERFORMANCEOFSUBGRADEFILLINGMATERIALUNDER

2、THECONDITIONOFFREEZINGANDTHAWINGCYCLESbyZhangXuesongSupervisor:Prof.SongJinhuaDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者

3、签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要天津属于沿海地区，地貌以海滩和泻湖为主，且海相沉积软土分布广泛。而且天津处于季冻地区，地下水位高，路基

4、必然会受到冻融循环的影响，从而引发冻胀、翻浆等道路病害。目前，我国普遍采用掺加石灰的方式来改善路基填料的特性，以达到提高道路服务水平，延长道路使用寿命的目的。因此，对路基填料在冻融循环作用下的特性进行研究不仅有助于指导实体工程建设，还能够节约资源，减少成本，从现实意义和经济效益方面考虑具有很大的研究价值。本文通过室内试验重点分析了海相沉积软土的物理力学指标及改善措施，并对改良土与素土进行了比较分析，发现通过掺加石灰的方式对路基进行改良，能够有效地改善路基填料的各项物理力学指标。通过冻胀试验对素土、石灰改良土在封闭

5、条件和开放条件下的冻胀特性进行了研究，并分析了含水率、冷却温度、压实度、掺灰比对土体冻胀特性的影响；通过对比分析，石灰能够有效地抑制路基冻胀的发生；对冻融后的素土和石灰改良土进行了静三轴试验、无侧限抗压强度试验、CBR值试验，分析了冻融循环对土体强度、稳定性的影响，结果表明石灰改良土具有较高的强度、稳定性和抗冻融性。通过动三轴试验对冻融循环后的石灰改良土的动力特性进行了研究，分析了动应力幅值、冻融循环次数、冷却温度、围压对土体累计塑性变形的影响，并建立了动应力和冻融循环作用共同影响下的累计塑性变形的预测模型；并在

6、对土体累计塑性变形分析的基础上，分析了掺灰比、冻融循环次数、冷却温度、围压对临界动应力的影响，确定了素土的临界动应力小于80KPa、石灰改良土的临界动应力为150～250KPa。在标准状态下的路基动回弹模量标准值MR的基础，引入冻融循环条件下路基土模量折减系数Kη和路基回弹模量湿度调整系数Ks，得到了在冻融循环作用及路基土体湿度共同影响下的路基回弹模量，其石灰改良土在路基工作区顶面和底面的回弹模量分别为70.18KPa、58.48KPa，能够满足路基回弹模量的要求。运用有限元软件ANSYS对石灰改良土路基在冻融循

7、环作用下的应力、应变进行了模拟分析，发现石灰能够有效地抑制路基冻胀现象的发生，提高路基的稳定性和强度。关键字：海相沉积；路基填料；冻融循环；石灰改良土；动三轴试验；路基温度场；有限元IABSTRACTTianjinbelongstothecoastalareaanddistributeswidelythemarinesedimentarysoftsoil.Andthelandformismainlythebeachandthelagoon.BecauseTianjinislocatedintheseasonalf

8、rozenandhigherwatertablearea,theroadstructureissubjecttothawedandfrozenthatcausingfrostheavingandfrostboilingofroad.Atpresent,inordertoimprovetheservicelevelofroadandprolongtheservicelife