城市高含水率不良路基快速施工的土质改良方法研究

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1、学校代码10530学号201510181956分类号U416.1密级公开硕士学位论文城市高含水率不良路基快速施工的土质改良方法研究学位申请人胡茜指导教师王智超副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业建筑与土木工程研究方向岩土工程二零一八年六月ImprovementMethodofPropertiesofBackfillSoilforRapidConstructionofBadSubgradewithHighWaterContentinUrbanAreaCandidateHuQianSupervisorAssocia

2、teProf.WangZhichaoCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramArchitecturalandCivilEngineeringSpecializationGeotechnicalEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要随着我国城镇化进程的不断加快，大量新建城市道路不断涌现，常面临着施工工期短、路基回填土含水率远高于最佳含水率以及施工质量控制严等突出矛盾。可见，研究高含水率对

3、路基回填土力学性能的影响，建立一套高含水率路基回填土的改良方法和评价体系，成为解决城市高含水率不良路基快速施工的关键技术问题。基于此，本文以长沙市湘江新区智能驾驶测试区PPP项目为依托，对其高含水率路基回填土进行了一系列室内试验，并研究了含水率变化对路基回填土路用性能的影响。最后利用有限元分析，探讨了回填土改良深度对路基CBR值的影响，给出了相应改良深度的建议。本文主要研究内容如下：（1）通过一系列室内土工试验确定了项目填土的基本物理力学性质。其中，压缩指数Cc为0.1628，回弹指数Cs为0.0400，压缩模量为

4、1.721MPa，内摩擦角约为25°，黏聚力为10kPa，压实最佳含水率为16.3%。（2）以压实最佳含水率为参照，对填土含水率分别为16.3%、20%、25%和28%的四种不同路基回填土路用性能进行对比试验分析。主要包括：击实试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、回弹试验以及加州承载比试验。试验表明：在最佳状态下（最大干密度、最佳含水率），本次项目路基填土的路用性能并不理想，其中土样加州承载比为0.58，达不到规范要求。当其含水率上升至28%时，其路用性能下降显著。与含水率为16.3%时的性质相比，三轴剪切压缩

5、强度下降50%以上，无侧限抗压强度下降72.6%，回弹模量下降80.1%。（3）将项目回填土按16.3%、20%、25%和30%等几种含水率配制，分别对其进行了增加击实功、掺加石灰、掺加水泥以及掺加砂砾四种方法的土质改良，并对不同填土改良方法的路用性能进行对比试验研究，从而获得了高含水率路基回填土的改良方法和评价体系。试验结果表明，单一增加击实功和单一掺砂的土质改良效果不明显，不推荐采用。综合比较，在含水率低于30%时，添加5%的石灰，路基填土的路用性能提升效果最佳，其回弹模量和CBR值都能达到规范要求，且价格最经

6、济；当含水率为30%时，可以考虑采用4%的水泥进行土质改良。（4）结合高含水率回填土改良前后的室内土工试验，对改良土采用基于下负荷面的弹黏塑性本构模型，并通过ABAQUS有限元数值模拟现场CBR性能试验，分析不同改良深度对路基CBR的影响，从而获得不良路基回填土改良深度范围。数值模拟结果表明：当不良路基土含水率为30%，回弹模量为6.62MPa，通过参入7%的石灰，改良深度在0.6m时，其对应的CBR值能达到规范要求；当含水率为25%时，其他条件不变，改良深度降至0.4m。关键词：土质改良；高含水率；路用性能；弹黏

7、塑性IAbstractWiththeacceleratingprocessofurbanizationinChina,alargenumberofnewlyconstructedurbanroadsareconstantlyemerging,whichoftenfaceswithoutstandingcontradictionsofshortconstructionperiod,strictconstructionqualitycontrol,andsoilmoisturecontentofthebackfillb

8、ackfillthatisfarhigherthantheoptimummoisturecontent.Itcanbeseenthatstudyingtheeffectofhighwatercontentonthemechanicalpropertiesofthebackfillofroadbedsandestablishingasetofimprovedm