季节冻土区高速公路路基粘性土冻胀性研究

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1、摘要高速公路的建成使用，由于其行车速度高，加快了城市之间的联络步伐，促进了高速公路沿线地区的经济发展。但是，对建于季节冻土区的高速公路而言，常常由于路基冻害，如路面裂缝、融陷车辙、隆胀及翻浆等原因而不能发挥其方便、快捷的功能，并且增加了安全隐患，给人民生命财产带来损失。为此研究高速公路路基冻害的基本原理，探索路基冻害的发生发展规律，指导高速公路的抗冻设计、施工和已冻路面的维护，从而对路基冻害进行防治及控制，显得日益重要。本论文便是以此为目的，在2000-2002年野外冻害钻探调查、野外冻害现场观测的基础上，进行了粘性土

2、冻胀敏感性室内研究，全面地分析了影响高速公路粘性土冻胀性的因素，对以往土冻胀性分类提出了合理的建议，并提出了路基冻胀预测方法。全文共分为四部分。第一部分介绍了季冻区高速公路土冻胀性研究的目的、意义及室内土冻胀性研究的准备工作和土样的制备。第二部分为土冻胀敏感性因素的分析。首先对土的冻胀进行了概述，阐明了土、水、温是土体冻胀的基本要素。接着结合野外冻胀观测资料，分别从土的粒度成分、矿物成分，塑性指数及压实度等方面阐述了土质对土冻胀性的影响。建立了冻胀率与含水量和压实度的二元线性回归方程。显示出:冻胀率与含水量和压实度均成

3、正相关性。在对回归系数标准化分析后，得出含水量比压实度对冻胀率的影响大。还论述了水对土冻胀性的影响，指出在其它条件相同的情况下含水量越大则冻胀越大，甚至会造成冻胀等级的差异。从野外调查发现高位潜水路段路基冻害严重，充分说明了水分迁移对土体冻胀的影响。温度对土基冻胀性的影响亦很大，在水分足够时，气温越低越有利于冻胀。最后论述了路基特征对土冻胀性的影响，指出路基冻胀量随路基填方高度的增加而减小，充分说明了路堑部位应该是抗冻设计的重点预防地段。第三部分是对粘性土冻胀性分类进行室内研究。利用统计的手段分别对室内原状土及扰动土进

4、行冲与w、n与W-Wp的回归分析。然后将原状土和扰动土综合起来得出相关度较高的关系式。还对粘性土进行了冻胀性分类。并与现行规范分类进行了比较，除在不冻胀界限上规范值偏小外，其它基本吻合。第四部分是土冻胀性的现场研究。利用统计的手段分别对现场冻胀率与冻前含水量与冻后含水量进行17与W,77与W-Wp的回归分析。将现场分层冻胀率与冻前含水量的资料与室内冻胀试验资料结合，建立了相关度较高的关系式。还对粘性土进行了冻胀性分类，和室内冻胀性分类相比，同一冻胀等级下超塑含水量界限要比室内小。最后，以三个典型路堑地段现场实测分层冻胀

5、量为基准，对用各种方法所得的预测值进行了检验。结果表明，用室内与现场相结合的研究方法对路基土进行预测是可行的。关键词:冻胀敏感性冻胀率含水量压实度超塑含水量冻胀性分类分层冻胀量冻胀预测AbstractAbstractOwingtoitshighspeed,thefreewayhasquickenedthecommunicationofdifferentcitiesandbroughtthedevelopmentofeconomytotheline.But,thefreeway,whichisbuiltinseasona

6、llyfrozenregions,notonlycan'texertitsconvenienceandhighspeedtothefullbutincreasetheproblemofsecurityduetothesubgradefrostdamageincludingpavementcrack,thawingsettlementtracking,bulge,frostboiling,etc.So,tostudythefundamentalprincipleoffreewaysubgradefrostdamagean

7、dexploringthelawaccordingtothatittakeplaceanddeveloparebecomingmoreandmoreimportant.Theresearchcanguidethesubgradeanti-freezedesign,constructionandmaintenanceofthefrostdamageroad.Basedontheaim,wedotheresearchonclaysoilfrostheavingsensitivityintegratingfieldfrost

8、damagedrillinginvestigation,on-siteobservation,analysiscomprehensivelythefactorsthatinfluencethefrostheavingofclayoffreeway,givereasonableadvicetofrostheavingsuscepti