１２８ 低温建筑技术 ２０１６年第ｌ１期（总第２２１期） ＤＯＩ：１０．１３９０５／ｊ．ｅｎｋｉ．ｄｗｊｚ．２０１６．１１．０４８ 高等级公路路基黄土填料石灰改良研究 洪杰 ２３００３１） （安徽省路桥工程集团有限责任公司。 合肥【摘要】 通过对我国西北地区高等级公路路基用黄土填料进行石灰改良试验研究，得到以下结论：石灰改 良黄土的应力应变关系曲线为应变软化型，其强度指标较重塑黄土有较大程度提高；石灰改良黄土的强度随着掺 合比ａ 的增大而增大；养护龄期越长，石灰改良黄土的强度越大；石灰改良黄土的强度随含水率的增大而减小，强 度衰减率明显小于重塑黄土；随着压实系数的增大，石灰改良土的强度也在增大，且饱和状态下无侧限抗压强度 ｑ 随压实系数的增长率要比Ｗ＝１７％时大；石灰改良黄土的强度随着冻融次数的增加呈减小的趋势，石灰掺合比 越高，抵抗冻融能力越好，但即使掺合比高达１５％，其无侧限抗压强度ｑ．。衰减率仍然较大。 【关键词】路基；黄土；石灰；试验研究 【中图分类号】ＴＵ４７２ 【文献标识码】 Ｂ 【文章编号】 １００１—６８６４（２０１６）１１—０１２８—０３ 属于低压缩性土；在压实系数ｋ＝０．８１—０．９１范围内，其湿 陷系数均小于０．０１５，属于非湿陷性黄土。 ２试验方案 黄土在我国西北、华北地区广泛分布，总面积达６４万ｋｒＩ１２ 之多…。黄土的天然含水量较低，渗透性和崩解性较强，黄 土路基边坡易受冲刷和侵蚀，不易压实。黄土如直接应用 于高等级公路路基填筑工程中，经过碾压，虽然其土体结构 得到了改变，湿陷性能得到一定的消除，但水稳定性仍然较 差、浸水易软化，在冬季０℃以下还易发生冻胀 ｊ。老黄土 粘粒含量较高，具有干缩湿胀的特性，经过多次反复干湿循 利用常规三轴试验和无侧限抗压强度试验来研究石灰 改良黄土的强度特性。三轴试验试样的石灰掺合比ａ 分三 种（６％、１０％、１５％）；初始含水量Ｗ为１种（１７％），每种初 始含水量下的试样达到养护龄期后，再将一半的试样进行 饱和，故试验时有两种含水量；压实系数ｋ为１种（０．９１），只 环，表层易发生开裂和剥落，形成边坡塌滑等病害 。Ｊ。因 此，对于沉降变形控制严格的路基不宜直接用黄土作为路 基填料 。 近年来无机结合料（石灰土、水泥土、石灰粉煤灰改良 土、水泥粉煤灰改良土等）被认为具有较好的改良效果，且 有ａ ＝１０％时，采用２种压实系数（０．８９、０．９１）；养护龄期 为３种（１、７、２８ｄ），其中部分试件为６０ｄ，每组考虑４种不同 的围压 （２５、５０、１００、１５０ｋＰａ）。 利用冻融循环试验来研究改良黄土的抗冻融性能情 况。冻融循环试验方法是将养护２８ｄ的试样，先在一２０± 具有较好的经济效益。本试验即以石灰作为改良剂，以甘 肃兰州地区的典型黄土为研究对象，研究石灰改良黄土的 工程特性及改良效果。为在黄土地区建设高标准公路填料 的选择及改良提供经验和借鉴。 １ 试验黄土基本性质 ２℃的温度下冻４ｈ，再放入２０℃恒温浴泡２０ｈ，如此冻融循 环５次，每循环一次做无侧限抗压强度试验测其无侧限抗压 强度。 试验所用石灰的ＣａＯ、ＭｇＯ含量为６６．８％，试验时充分 消解。 ３试验结果分析 试验所用重塑黄土的土粒比重Ｇ ＝２．６８５，液限含水量 Ｗ ＝２７．２％，塑限含水量Ｗ。＝１６．２％，塑性指数Ｉｐ＝１１．０， 属于粉质黏性土；最大干容重 ＝１９．１ｋＮ・ｍ一，最佳含 ３．１石灰改良黄土强度特性 （１）石灰改良黄土的破坏特征。图１给出了石灰改 水量Ｗ。。。＝１２．３％；在压实系数ｋ＝０．８１—０．９１范围内，其压 缩模量Ｅ 均大于２０ＭＰａ，压缩系数ａ 均小于０．１ＭＰａ～， 良黄土典型的应力应变关系曲线。由图１可以看出，石灰改 锚栓扩展基础、岩石锚杆基础、梁板式预应力锚栓基础分别 比常规圆形扩展基础低１．２２、２３．６８、９．４２万元，从工程造价 而言，岩石锚杆基础造价最优。 ５结语 参考文献 ［１］ 迟洪明，李向辉，陈丙杰，我国陆上风电场风机基础形式研究 ［Ｓ］．山西建筑，２０１４，（２９）：８８—９０． ［２］ＦＤ００３—２００７，风电机组地基基础设计规定（试行）［ｓ］． ［收稿日期］２０１６—０７—２９ 基于适应性、工期及经济性等因素，对于完整砂岩地 区，风机基础推荐使用岩石锚杆基础，对于岩石破碎、岩溶 发育地区，推荐使用锚栓扩展基础，岩石锚杆基础对于该区 域跑浆漏浆问题的解决措施需做进一步的论证和比较。 ［作者简介］王兵锋（１９８６一），男，湖北枣阳人，助理工程师 从事水工设计工作。 洪杰：高等级公路路基黄土填料石灰改良研究 １２９ 良黄土试件的应力应变关系曲线具有峰值，峰值出现的应 变值较小，约１．５％一３％；当荷载出现峰值以后，随着应变 增加，应力逐渐降低；当降低一定幅度后，曲线出现反弯点。 随着应变的进一步增加，应力降低的幅度减缓，逐渐接近于 水平状态，达到残余强度。 重 ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ｅ／％ （ａ）ｗ＝１７％，ａｗ－－－６％。Ｔ＝２８ｄ 一１５Ｏｌ ａ ＋ｌｏ０ｋＰＢ 一５Ｏｋ】 一２５ｋＰ８ ∞ 室 一 一—１ ）ｋＰｌａ １０毗￡Ｐａ 一５０ｋｌ 一２５ｋＰａ 饱和，ａｗ＝６％，Ｔ＝２８ｄ 图１石灰改良黄土的（ｏ＇ｌ－ａ３）一ｓｌ曲线 （２） 掺合比对改良土强度指标的影响。图２为龄期 ２８ｄ的石灰改良黄土掺合比与强度指标的关系曲线，粘聚力 ｃ和无侧限抗压强度ｑ 均随掺合比ｎ 的增加而增大，且ｃ 和ｑ 随 的增长趋势是相似的；由图可知，对于Ｇｗ＇ｑ 曲 线，０ｗ由０增至６％时，ｑ． 的增长率在Ｗ＝１７％时为 １４３．８％，饱和时为３０３．６％，增长率较大，０ 由６％增至 １０％时，ｇ 的增长率在两种含水率下均特别小，曲线接近水 平， 由１０％增至１５％时，ｑ 的增长率又变得较大，且Ｗ＝ １７％情况下的增长率较饱和状态下的还要大，但增长率还 是小于。 在０—６％之间的，由此可见，当石灰掺合比口 增 大到某一数值后，石灰改良黄土的强度指标随ｏ 的增长率 会减小。 （３）龄期对改良土强度指标的影响。图３为ｏ ＝ １０％， ＝０．９１时的石灰改良黄土龄期与强度指标关系曲 线，由图可以看出，粘聚力ｃ和无侧限抗压强度ｑ． 均随龄期 的增大而增大，石灰改良黄土前期的增长较慢，７ｄ后石灰改 良黄土的强度增长加快，增长率较大，６Ｏｄ后仍有很大的增 长趋势，其他条件相同时，饱和含水率下要比 ＝１７％时的 ３０ｏ ２５０ 亳 ２００ １５０ ｌ００ ５Ｏ ０ Ｏ ２ ４ ６ Ｂ １０ １２ １４ １６ 口 （ａ） 爰 ４ ｍ２石灰改良土口。—强度指标关系曲线（ｋ－－０．．９１，Ｔ＝２８ｄ） 增长率要大；例如，ｑ 在７、２８、６０ｄ的增长率在Ｗ＝１７％时， 分别为９．２％、１５１．９％、３８４．５％，在饱和状态下分别为 ９１．５％、３２９．１％、５７４．１％，可见随着龄期的增长，含水率对 石灰改良黄土强度的影响将会有所减小。 亳 龄期，ｄ （Ｂ） 毫 龄期，ｄ 图３石灰改良土龄期一强度指标关系曲线（ －＝ｌ０％，ｋ＝０．９１） （４） 含水率对改良土强度指标的影响。由表１可知， 石灰改良黄土的强度随含水率的增大而减小，强度衰减率 １３０ 低温建筑技术 ２０１６年第１１期（总第２２１期） 明显小于重塑黄土，这说明石灰改良黄土的水稳定性较重 塑黄土有所改善。虽然随含水量的增加石灰黄土的强度在 减小，但在相同含水量下，石灰改良黄土的强度随掺合比和 龄期的增长而增大，即使在饱和状态下，当掺合比达到一定 量时，石灰黄土的强度（Ｔ＝２８ｄ）指标仍然较大，可以满足工 程需要。这并不说明掺合比越大越好，还要考虑经济和效 率等方面因素，因为当石灰掺量越大时，尽管石灰黄土强度 指标有一定的增长率，当越来越小。 表１ 重塑黄土与石灰改良 黄土的强度指标（ ＝０．９１。Ｔ＝２８ｄ） 掺合比 粘聚力ｃ／ｋＰａ 无侧限抗压强度ｑｕ／ｋＰａ ｎ ／％Ｗ＝１７％ 饱和 衰减率Ｗ＝１７％ 饱和 衰减率 （５）压实系数对改良土强度指标的影响。表２为ｏ ＝１０％时两种压实系数下石灰改良黄土的无侧限抗压强度 ｑ 从表中可以看出，随着压实系数的增大，石灰改良土的强 度也在增大。且饱和状态下无侧限抗压强度ｇ ，随压实系数 的增长率要比Ｗ＝１７％时的大，这说明压实系数对石灰改良 黄土的强度有影响，且这种影响在饱和状态下要比 ＝１７％ 状态下更加明显。 表２ 不同压实系数下石灰改良黄土的无侧限 抗压强度ｑ （０ ＝１０％） ３．２石灰改良黄土的抗冻融性能 由图４可以看出，石灰改良黄土的强度随着冻融次数的 增加呈减小的趋势。五次冻融后，在掺合比为１０％时，其无 侧限抗压强度ｑ 衰减率为５０．７％，在掺合比为１５％时，其 无侧限抗压强度ｑ ，衰减率为１４％，这说明对于石灰改良土 来说，石灰掺合比越高，其抵抗冻融能力越好。但即使石灰 掺合比达到１５％，其ｑ 衰减率仍然较大，这是因为冻结作 用使石灰土颗粒间的胶结作用变得薄弱，甚至产生拉裂，出 现次生小孔隙，这样将导致石灰土的强度降低。所以在实 际工程中，要做好防渗、防排水等措施，尽量减轻冻融循环 导致强度的降低和损失。 ４结语 （】） 石灰改良黄土的应力应变关系曲线为应变软化 ７０ｏ ６ｏ０ ５ｏｏ 墓 ４ｏ０ ３０ｏ ２ｏ０ １００ Ｏ 冻融次数 一含１５％石灰一含１０％石灰 图４石灰改良黄土冻融后的无侧限抗压强度ｑｕ 型，其强度指标较重塑黄土有较大程度提高。 （２） 石灰掺合比、养护龄期、含水率及压实系数等对 石灰改良黄土的强度有显著影响。石灰改良黄土的无侧限 抗压强度和抗剪强度均随着掺合比ｎ 的增大而增大；养护 龄期越长，石灰改良黄土的强度越大；石灰改良黄土的强度 随含水率的增大而减小，强度衰减率明显均小于重塑黄土； 随着压实系数的增大，石灰改良土的强度也在增大，且饱和 状态下无侧限抗压强度ｇ 随压实系数的增长率要比 ＝ １７％时大。 （３） 石灰改良黄土的强度随着冻融次数的增加呈减 小的趋势。石灰掺合比越高，抵抗冻融能力越好。但即使 掺合比高达１５％，其无侧限抗压强度ｑ 衰减率仍然较大， 所以在实际工程中，要做好防渗、防排水等措施，尽量减轻 冻融循环导致强度的降低和损失。 参考文献 ［１］ 王先龙．用石灰改良高速铁路路基黄土填料化学机理分析 ［Ｊ］．岩土工程技术，２００７，２１（６）：３１９—３２３． ［２］翁效林，王玮，刘保健．湿陷性黄土拓宽路基变形特性及强夯 法处置效应模型试验［Ｊ］．中国公路学报，２０１１，（２）：１７—２２． ［３］ 王应铭，李肖伦．郑西客专陕西段路基湿陷性黄土地基处理 简介［Ｊ］．岩土力学，２００９，（ｓ２）：２８３—２８６． ［４］ 张志清，张兴友，胡光艳．湿陷性黄土公路路基病害类型及成 因分析［Ｊ］．路基工程，２００７，（５）：１６０—１６２． ［５］ 王生新，韩文峰，谌文武，梁庆国．冲击压实法加固湿陷性黄 土路基的应用研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００３，（ｓ２）： ２８４８—２８５２． ［６］ 钱征宇．湿陷性黄土地区铁路的主要技术问题及其工程措施 ［Ｊ］．中国铁路，２００６，（２）：２８—３２． ［收稿日期］２０１６—０８—０４ ［作者简介］洪杰（１９８２一），男，安徽绩溪人，工程师，从事 公路工程科研和施工管理工作。