【摘要】：翻漿是山東黃泛區(qū)公路的主要病害,本質(zhì)上是路基土在溫度、鹽分和車輛交通荷載共同作用下動(dòng)力強(qiáng)度喪失的表現(xiàn),其成因與黃泛區(qū)路基土動(dòng)力學(xué)特性緊密相關(guān)。山東黃泛區(qū)屬于季節(jié)性凍土地區(qū),地表有較厚粉土層,區(qū)域內(nèi)地下水位較淺、且水中鹽分濃度較高,由于粉土的毛細(xì)作用,鹽漬化現(xiàn)象普遍,故研究?jī)鋈谘h(huán)、鹽分對(duì)路基粉土動(dòng)力性能的影響具有重要意義。為了對(duì)山東黃泛區(qū)粉土公路路基處理提供理論基礎(chǔ),本研究通過對(duì)無鹽土樣和含鹽土樣開展有壓凍融循環(huán)試驗(yàn)、無壓凍融循環(huán)試驗(yàn)、振動(dòng)三軸試驗(yàn)、超聲波試驗(yàn)及核磁共振掃描成像測(cè)試,深入分析了鹽分及凍融循環(huán)對(duì)土動(dòng)力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響:(1)凍融循環(huán)、鹽分均會(huì)降低粉土的動(dòng)剪切強(qiáng)度,凍融循環(huán)期間施加一定豎向荷載能夠提高土樣動(dòng)剪切強(qiáng)度。無鹽粉土六次凍融循環(huán)后動(dòng)剪切強(qiáng)度降低15.7%,含鹽3%土樣六次凍融循環(huán)后動(dòng)剪切強(qiáng)度比無凍融時(shí)降低33.9%;在無凍融條件下,無鹽粉土初始動(dòng)剪切強(qiáng)度相比含鹽量3%粉土高約19.6%;凍融六次后動(dòng)剪切強(qiáng)度差提高到約36.9%。凍融循環(huán)中施加20kpa豎向壓力的試件動(dòng)剪切強(qiáng)度要比無壓凍融試件的動(dòng)剪切強(qiáng)度提高12.1%～16.5%。(2)凍融循環(huán)、鹽分均會(huì)降低土樣的動(dòng)彈性模量。無鹽粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的動(dòng)彈性模量降低約26.7%,含鹽量3%粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的動(dòng)彈性模量降低45.2%,鹽分增強(qiáng)了凍融作用降低動(dòng)彈性模量的程度;未受凍融作用時(shí),無鹽粉土動(dòng)彈性模量相比含鹽量3%粉土高87.2kpa,約46.2%,六次凍融循環(huán)作用后,無鹽粉土動(dòng)彈性模量相比含鹽量3%粉土高 82.7kpa,約 59.8%。(3)凍融循環(huán)、鹽分均會(huì)增大土樣的阻尼比。無鹽粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的阻尼比提高約15.8%,含鹽量3%粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的阻尼比提高約20.5%,鹽分增強(qiáng)了凍融作用增大阻尼比的程度;未受凍融作用時(shí),無鹽粉土阻尼比相比含鹽量3%粉土低約11%,六次凍融循環(huán)作用后,無鹽粉土阻尼比比含鹽量3%粉土低約15.9%。(4)凍結(jié)狀態(tài)土樣的超聲波波速隨凍融次數(shù)增加而減小。無鹽粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的波速降低約0.32m/s,約15.5%,含鹽量3%粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的波速降低0.283m/s,約14.3%,含鹽量6%粉土六次凍融循環(huán)后比未受凍融作用時(shí)的波速降低0.277m/s,約14.2%;未受凍融作用時(shí),無鹽粉土的波速相比含鹽量3%粉土的高0.078m/s,約3.78%,六次凍融循環(huán)作用后,無鹽粉土波速比含鹽量3%粉土波速高0.041m/s,約2.3%,無鹽粉土的波速相比含鹽量6%粉土的高0.116m/s,約5.62%,六次凍融循環(huán)作用后,無鹽粉土波速比含鹽量6%粉土波速高0.073m/s,約4.18%。(5)基于上述(1)、(2)、(4)項(xiàng)的研究,建立了凍結(jié)狀態(tài)土樣超聲波波速損傷DV與動(dòng)剪切強(qiáng)度損傷Dτ的關(guān)系模型、凍結(jié)狀態(tài)時(shí)的土樣超聲波波速損傷Dv動(dòng)彈性模量的損傷DE的關(guān)系模型,借助該模型可通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)超聲波數(shù)據(jù)快速評(píng)估路基土的動(dòng)力性能損傷。(6)通過核磁共振掃描成像測(cè)試發(fā)現(xiàn):黃泛區(qū)粉土在凍融循環(huán)作用下,孔隙會(huì)變大,骨架重組,土顆粒排列方式改變,土顆粒間距變大,顆粒間接觸面積減小,進(jìn)而導(dǎo)致顆粒間接觸力的降低,宏觀表現(xiàn)為黃泛區(qū)粉土動(dòng)力特性的改變。
【圖文】：

圖１－１技術(shù)路線圖逡逑

本文依托濟(jì)東高速公路建設(shè)項(xiàng)目，濟(jì)東高速位于山東省境內(nèi)，途經(jīng)濟(jì)南市、逡逑濟(jì)陽縣、高青縣、利津縣以及東營市，現(xiàn)場(chǎng)取土的地點(diǎn)位于濟(jì)東高速公路逡逑Ｋ１５９＋５３４．５處與省道Ｓ２３１交口西側(cè)，圖２－１中紅點(diǎn)位置即為取土位置，，濟(jì)東高逡逑速公路路線所經(jīng)地區(qū)大部分為早期受黃河泛濫沉積影響的平原地帶，地表形態(tài)起逡逑伏較小，地下水相較于其他地區(qū)比較淺。濟(jì)東高速公路西段比東段地勢(shì)低，地勢(shì)逡逑相對(duì)穩(wěn)定，所經(jīng)地區(qū)海拔高程基本不超過５０米，地表土主要由黃河泛濫堆積物逡逑構(gòu)成，組成物質(zhì)以粉土為主。逡逑山東省千戍公珞囝逡逑、．１－，／邋，邋－邋ａ－－邐＇邐’邐．邐、邐！邋？邐／逡逑１邋－邐＿＿、＇－ｄｄ：：邋ｒ．—二－二逡逑圖２－１濟(jì)東高速段位置逡逑路線所經(jīng)區(qū)域工程地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，屬于魯西北黃泛區(qū)平原。濟(jì)東高速路線位逡逑于山東省境內(nèi)，屬于溫帶性季風(fēng)氣候，夏季氣溫較高，降雨較多，冬季又偏寒冷逡逑干燥
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U416.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2705661