黑棉土路基處治與路面結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)研究.pdf

1、東部非洲公路工程建設(shè)過程中不斷遇到黑棉土帶來的工程問題。黑棉土具有吸水膨脹，失水收縮開裂的工程特性，易造成鋪筑在其上的路基路面結(jié)構(gòu)開裂。因此，有必要對黑棉土的工程特性、處治技術(shù)和路面結(jié)構(gòu)組合進行深入研究。
　　為了分析黑棉土的物理化學和強度特性，進行了顆粒分析、礦物組成分析、液塑限、自由膨脹率、陽離子交換量、擊實和CBR試驗。結(jié)果表明，黑棉土黏粒含量高，液限和塑性指數(shù)高，自由膨脹率大，蒙脫石含量高，交換性陽離子數(shù)量大，CBR值小。

2、蒙脫石含量高，更易吸附較多的可交換陽離子，導致了黑棉土的強膨脹性。
　　為了分析黑棉土地區(qū)的路基初始開裂行為，使用Abaqus模擬了典型路基斷面的路堤頂部張拉應力峰值和峰值位置的改變。模擬表明，蒸發(fā)強度越大，地表蒸發(fā)時路堤頂面張拉應力峰值增大越快，其位置越靠近路肩。厚層黑棉土有助于路堤頂面張拉應力峰值快速到達其抗拉強度閾值。路堤越高，路堤頂面張拉應力峰值越小，其位置越遠離路肩。隨著黑棉土地基處治深度的增加，路堤最大主應力峰值、開裂

3、范圍和深度逐漸減小，不過，不同黑棉土埋深和路堤高度下，地基處治深度對路堤初始開裂的影響差異較大。因此，不同路堤高度和黑棉土埋深宜采用不同的地基處治深度。
　　針對黑棉土的工程特性，提出了黑棉土路堤的化學和物理處治方法。采用液塑限、CBR等試驗，分析了石灰和火山灰對黑棉土工程性質(zhì)的影響;通過數(shù)值模擬分析了不同物理處治技術(shù)路堤的變形特性。結(jié)果表明，石灰和石灰火山灰復配極大地改善了黑棉土的工程特性，6％的石灰或3％的石灰和15％的火山灰

4、復配處治的黑棉土即可滿足路基設(shè)計規(guī)范對路堤填料的要求。黑棉土包邊處治時，路堤變形隨著地基處治深度和包邊處治厚度的增加而減小，基于彎沉等效的黑棉土路基剛度補償設(shè)計可用于確定其頂封層的厚度。黑棉土地基土工膜處治時，處治深度宜通過大氣影響深度確定。試驗路監(jiān)測結(jié)果驗證了不同黑棉土路堤物理處治技術(shù)的有效性。
　　為了分析不同路面結(jié)構(gòu)對黑棉土處治路堤的適應性，使用Abaqus模擬了黑棉土處治路堤上鋪筑瀝青路面結(jié)構(gòu)時的路表變形及路面附加應力。結(jié)