填土技术范文

填土技术范文（精选7篇）

填土技术 第1篇

1.1 土料的选择

对填方土料进行选择时, 应选用碎石类土、砂土、爆破石渣及含水量都能满足设计要求的粘性土。对于淤泥、冻土、膨胀性土和有机物含量都超出8%的土质, 及硫酸含量应大于5%的都禁止作为填土材料进行施工。严禁采用含水量较大的粘土在填土中使用。在进行填方施工时, 应尽可能的采用同类土进行填筑, 若在填方过程中所采用了两种透水性不同的填筑材料进行施工时, 应采用分层填筑的方法进行, 在上层采用透水性相对较小的填料进行填筑, 而下层则采用透水性较大的填料进行填筑。避免土料出现混淆使用, 防止天方内部出现水囊。

1.2 填筑方法

在进行填方施工时, 应采用水平的方式进行分层填土, 并进行分层压实, 土质的种类及压实机械对各层的厚度进行影响。并对各层间的填土压实质量进行检查, 确保其符合设计要求后即可对上层进行填筑。但对倾斜顶面进行填方时, 首先应在倾斜坡上挖筑阶梯状, 再采用分层填筑的方式进行施工, 避免填土出现横向移动现象。

2 对填土压实质量造成影响的因素

2.1 压实功对压实质量造成的影响

压实机械在填土压实后所施加的功对其干密度造成一定程度的影响。在进行压实时, 土质自身的干密度会逐渐增加, 但逐渐接近最大干密度时, 压实功也在增多, 而干密度会停止变化。所以, 在施工过程中, 严禁对压实次数进行盲目增加。

2.2 含湿量对压实质量产生的影响

在压实功相同的条件下, 对压实质量其直接影响的填土的含水量。对于相对干燥的土而言, 土质颗粒之间存在较大的摩阻力, 则不利于对其进行压实。当土质内的含水量达到最佳状况时, 水的作用逐渐显现, 作为土质颗粒间的润滑剂作用, 使其摩阻力逐渐减小, 从而利于压实。确保各类土壤都具有良好的含水量。在最佳含水量的状态下, 运用相同压实功进行压实, 能够使其干密度发挥到最大化。要想使最佳含水量及最大干密度的确定应通过击实试验来进行确定。

2.3 土质对压实质量造成的影响

在对路堤进行填筑时, 通常采用砂砾土、砂土及砂性土进行施工, 由于该类土质较容易进行压实, 且存在较好的稳定性及水稳定性, 在土质中最难进行压实的则是黏土, 由于黏土具有液限大、含水量大及最大干密度较小的特点, 在对其进行压实后仍会有不透水性较好的现象发生。土粒越细所具备的最佳含湿量的绝对值就越高, 最佳密度绝对值则越低。当砂砾土的颗粒较粗时, 会导致水分容易出现散失。所以, 含水量不会对砂土造成影响。

2.4 铺土的厚度对压实质量产生的影响

土质通过压实功的作用, 会造成压实力根据深度的增加而逐渐减小, 其深度会对压实机械、土壤性质及含水量等造成影响。确保铺土的厚度小于压实机械压土过程中的作用深度, 当仍有最优土层厚度问题存在, 当铺设较厚时, 要通过多次压实来达到规定的密实度;当铺设较薄时, 也应对机械终压时的次数进行增加。合适的铺土厚度能够对土方压实机械的消耗降低。

3 填土压实的方法

3.1 碾压法施工

碾压法主要是通过机械滚轮的压力来对土壤进行压实, 从而实现施工要求的密实度。碾压机械主要包括平碾和羊足碾等。平碾主要是自行压路机主要以内燃机作为动力, 其自身重量在6~15吨左右。而羊足碾的单位面积存在着压力较大的现象, 且土壤压实效果较好。在进行松土碾压施工时, 应先对其进行轻碾压实, 其次在进行重碾, 使其效果得到有效改善。

3.2 振动压实法的运用

通过将压实机放置土层表面进行振动的方式, 来使土颗粒逐渐发生位移, 从而使其达到紧密目的。振动碾作为一种高效能压实机械能够将振动及压实同时进行, 与平碾相比, 其功率高于平碾的1~2倍, 能够有效的减少其动力。振动压实法主要运用在爆破石渣、碎石类土、杂质土及轻亚粘土等非黏性土上使用。

4 在对路基进行压实时的注意事项

4.1 对高速公路及一级公路路基进行压实时, 应采用振动压路机或35~50t轮胎压路机进行施工,

但擦用振动压路机进行碾压时, 第一遍应采用不震动静压的方式, 其次进行先慢后快碾压, 逐渐由弱振向强振过渡, 并结合先轻后重的方法, 从内向外, 从两边到中间的方式, 纵向进退等原则进行施工。

4.2 应对其压实厚层厚度进行严格控制, 确保压实效果的均匀。

4.3 在对高填方路堤的基底进行施工时, 应严格按照设计中规定的基底承压强度进行压实,

若设计中未对此进行要求, 应使其承压强度低于90%, 若出现地基松软的现象发生时, 需要采用加固地基的处理方式进行。方基底位于陡峭的山坡或谷底时, 可采用挖台阶的方式进行处理, 并对其进行严格的分层压实。若施工场地相对有限, 可以采用小型手扶式振动压路机或振动夯来进行压实。

4.5 对于性质不同的土质应分别进行填筑压实, 严禁出

现混填现象。不得对液限大于50, 塑性指标超过26及含水量较高的土质进行使用。

5 结语

总之, 作为公路的承重层, 填土方的压实质量对路基压实施工造成直接影响, 并对公路的质量造成影响, 而且对路面施工的下一工序起着决定性作用。在施工过程中, 要求施工人员严格按照设计及相关规范进行作业, 对各项工作都应该认真详细的进行, 进一步提升路基的压实质量, 为后期施工的进行提供强有力的保障。

摘要：在公路工程中, 路基质量的好坏直接对路面行车效果造成影响, 并对该道路的使用寿命起到一定的作用。在路基工程施工中的重点则是填土路基的压实施工, 其强度决定着路基的质量好坏, 而强度指标的控制主要由压实度决定。因此, 填土路基的压实施工作为公路路基施工的关键, 对公路工程的施工质量起到较大的作用。

填土技术 第2篇

相对于土体, 地表植被、不良土质、植物树根等较为松软, 孔隙率及弹性模量高[1], 不容易压实, 需要进行清除。一般情况下, 应先检测分析施工路段土质情况, 根据不良土质所占比例, 采取不同的清除措施[2,3], 借鉴以往的工程经验, 将不同工况下的处理措施列于表1。

需要注意的是, 在地表不良土质清除后, 不应立即进行回填作业, 必须先对基底进行完全清理、检测达标后再分层压实, 以免在日后产生路基沉降变形。

此外, 在压实过程中, 如果地下水含量过高将影响土体内的孔隙水压力, 严重的将会渗水且压缩不充分, 进一步降低压缩土体结构, 导致强度降低[4], 因此在地下水含量较高, 尤其是有地下水源的施工区域, 必须在路基两侧设置完整的路基排水系统, 保证在施工过程中水体的排出, 减少雨水以及边坡浸出水对路基损害。同时, 完善的排水系统还能在雨后促进 (加压情况下) 雨水排出, 有效提高工作效率, 缩短工期。

2 填土类的选择以及填筑方法确定

2.1 填土料的选择

在进行填土料选择时, 应考虑土体的各类情况再进行选择[5]。对于土体内含水量较大的, 宜采用碎石、爆破土、岩石碎片等含水量较低的土体, 对于压缩土体孔隙率较大的, 宜在填土中补充部分粒径较小的粉砂、细砂等小颗粒填充料, 应对填土料中淤泥土质含量以及硫酸盐含量进行控制, 两者的最大比例分别不能超过8%与5%, 填料土的含水量则不能大于6%。在填土料填筑过程中, 宜将同类土进行同时填筑, 当填料土为两种或者两种以上的土料时, 为避免出现渗水压水囊, 应进行分层填筑。

2.2 土料填筑方法

考虑到土层的密实性与平整性, 应分层进行填土作业, 并在每层填土后仔细压实, 压实的机械根据填土种类以及分层厚度进行确定, 一般来说, 土质越松软、孔隙率越高、分层厚度越厚, 则需要功率越高的压实机械。另外, 在进行斜坡顶面填土作业时, 应先对该坡面进行修坡, 将其挖成阶梯状, 然后再分层填筑, 以免土体横向堆聚, 或者出现挤压破坏等不利情况。

3 填土压实

根据以往工程经验, 填土压实的方法有两类, 即碾压法以及振动压实法[6]。

3.1 碾压法

碾压法是堤坝等土方工程中利用碾压机械压实土体的填筑方法, 主要实原理, 通过机械碾压夯击, 把表层地基压实, 强夯则利用强大的夯击能, 在地基中产生强烈的冲击波和动应力, 迫使土动力固结密实。按照碾压机械不同, 又可以分为重锤夯实, 羊足碾.强夯 (动力固结) 三类

重锤夯实地基是用起重机械将夯锤 (2吨-3吨) 提升到一定高度, 然后自由落下, 重复夯实地基表面。使地基表面形成一层比较密实的硬壳层, 从而使地基得到加固 (图1) 锤表面夯实的加固深度为1.2-2.0米, 湿陷性黄土地基经重锤表面夯实后, 透水性有显著下降, 可消除湿陷性, 地基土密度增大, 强度可提高30%, 对杂填土可减少其不均匀性, 提高承载力。重锤夯实适用于地下水位0.8米以上, 稍湿的黏性土, 砂土, 饱和度不大于60的湿陷性黄土, 杂填土以及分层填土地基的加固处理。

羊足碾在滚筒上装置许多凸块的压路碾。由于凸块形似羊足故称羊足碾, 亦称羊脚碾。凸块形状有羊足形、圆柱形及方柱形等。滚筒轴支承于牵引机架轴承上, 扩大使用范围[7,8,9]。滚筒内可装水、砂或铁砂以增加碾压重量。在滚筒前后的机架下方装有梳装刮板, 以清除凸块间粘嵌的泥块。拖式羊足碾由牵引机拖行。自行式羊足碾也称捣实压路机。羊足碾单位压力大, 使填料均匀, 有捣实作用, 压实度大, 适用于压实粘性土壤及碎石层。尤其对于硬性粘土, 凸块有搅拌、揉搓和捣实作用, 使填料均匀, 上下铺层粘结好避免分层。广泛用于路基、垫层和堤坝等工程的压实。

强夯压实是指利用夯锤自高空落下而产生的冲击力压实土和砂砾料的施工技术, 其原理与重锤夯实类似, 但强夯的捶击与落距要远大于重锤夯实地基。

3.2 振动压实法

振动压实是指将振动机械置于地基表面进行一定时间的振动, 利用其激振力在土中产生的剪切压密作用, 使一定深度内的土均匀增密, 从而改善地基的力学性能 (图3) 。它适用于处理砂性土及松散性杂填土 (炉灰、炉渣、碎砖瓦等) 。

1960年以来, 中国研制成一种激振力为100k N, 自重2吨、振动加速度为0.2g (g为重力加速度) 的自行式振动压密机, 振动密实厚度约1.2米, 容许承载力可达120k N/m2以上, 而且具有良好的抗震性能。还有一种为滚筒式振动压碾机, 振动力为300千牛, 自重为13~15t, 变频范围为21.7~35Hz, 它由拖拉机牵引, 边振动, 边压碾;适用于山区的粘土夹碎石、岩石碎块等填土地基。碾压后的密实厚度为0.7~1.3m, 容许承载力可达130~300k N/m2。

4 路基填土压实的注意事项

在对高速公路进行路基填土压实作业时, 宜采用振动压路机进行压实作业, 但采用振动压路机进行碾压时, 第一遍应采用静压 (非振动) 的方式, 其次再由弱至强逐渐增加碾压强度, 且碾压时, 应先内部再外部, 或者先两边后中间, 有顺序的进行施工作业。应对其压交厚层厚度进行严格控制.确保压实效果均匀。

在对高填方路堤的基底进行施工时, 应严格按照设计中规定的基底承压强度进行压实, 若设计中未对此进行要求, 应使其承压强度低于90%, 若出现地基松软的现象发生时, 需要采用加固地基的处理方式进行。方基底位于陡峭的山坡或谷底时, 可采用挖台阶的方式进行处理, 并对其进行严格的分层压实。若施工场地相对有限, 可以采用小型手扶式振动压路机或振动夯来进行压实。

对于性质不同的土质应分别进行填筑压实, 严禁出现混填现象。不得对液限大于50, 塑性指标超过26及含水量较高的土质进行使用。

5 结论

公路路基是公路的承重层, 填土质量的好坏将直接影响公路的使用性以及耐久性, 本文结合以往的施工经验, 对公路路基施工的质量控制技术与措施进行了探讨与总结, 本文研究结论可为同类工程提供参考与借鉴。

摘要：在现代公路工程中, 路基质量的好坏将影响道路的耐久性以及路面行车效果, 如果路基存在质量隐患, 将很容易造成路基翻浆、开裂, 严重甚至会导致路面沉降, 后果十分严重。根据以往工程经验, 保证公路路基质量的重点就是路基填筑质量, 因此, 本文将结合众多实际工程经验, 探讨公路填土路基施工质量控制技术与措施。

关键词：填土路基,路基填筑,土料选择,填土压实

参考文献

[1]高丽君, 丁述理, 杜海金, 牛兰琴, 孙晨光.我国膨胀土地基改性处理方法的研究进展[J].西部探矿工程, 2006 (07) .

[2]杜海金, 宋连河, 刘远鹏, 李军.深层搅拌桩复合地基沉降可靠性分析[J].河北建筑科技学院学报, 2006 (02) .

[3]俞永华, 谢永利, 杨晓华, 李新伟.土工格室柔性搭板处治的路桥过渡段差异沉降三维数值分析[J].中国公路学报, 2007 (04) .

[4]傅珍, 王选仓, 陈星光, 李宏志, 史建平, 王磊.拓宽路基差异沉降特性和影响因素[J].交通运输工程学报, 2007 (01) .

[5]黄红.城市道路填土路基的施工质量控制措施[J].中国新技术新产品, 2010 (12) .

[6]杨涛, 范伟毅.关于公路填土路基施工技术的探讨[J].河南科技, 2013 (17) .

[7]中华人民共和国交通部行业标准.公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].人民交通出版社, 1996.

[8]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社, 2002, 1-77.

填土技术 第3篇

湖南某高速公路k9+760～k9+980段为土工格栅高路堤, 路堤顶宽26.6 m, 底部宽约58 m, 边坡坡比为1∶0.5, 最大填筑高度约30 m, 路堤两侧距顶部约9.0 m处各设有宽1.2 m的平台。该路堤采用碎块石土分层填筑。填筑间距:路堤下部18 m为0.4 m, 路堤上部12 m为0.6 m, 层间铺设土工格栅。路堤填料取自就近开挖段弃方。据钻孔揭露, 填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成, 强风化～中风化, 碎块石含量15～50%, 粒径2～15 cm, 结构较松散。路堤填方中含少量粉质泥岩和粘土, 微湿或稍湿;局部见砂卵石。回填土呈块石、碎石和碎屑状, 填筑碾压欠密实, 土体孔隙多, 施工中窜风、漏浆较为普遍。路堤底部有一层粉红色粉质粘土, 可塑状, 含碎石, 厚0.8～3.0 m, 含水丰富, 钻孔缩径现象严重;粉质粘土层下部为弱风化泥岩层, 路堤填筑情况见图1。

该路堤于2008年初开始施工, 同年6月填筑基本结束, 2009年3月开始进行路面结构层施工, 5月基层铺筑完毕, 同年7月发现基层产生纵向裂缝 (图2) 。探坑断面证实, 裂缝上宽下窄, 深约1.2 m;8月路堤中央分隔带发现裂缝;8～9月路堤原有裂缝的宽度有所增加, 并有新生裂缝出现, 严重影响了公路的施工和将来的营运, 为保证公路的安全施工和正常营运, 对该段路基边坡稳定性进行了分析和评价, 并提出合理的加固处治方案。

2路堤边坡稳定性分析与计算

上述裂缝发展初期, 无论是裂缝长度、宽度还是裂缝发育深度均较小, 长度仅数米, 宽度不足5 mm, 深度未超过最顶层的土工格栅。加之位置处于路沿附近, 故据此初步推断系不均匀沉降引起的表部土体变形破坏。这种情况下, 随着时间的推移, 路基土体沉降将趋于稳定, 表面或局部裂缝将不再加剧。然而, 随着裂缝数量和规模的不断增大, 尤其是路堤中央分隔带出现纵张裂缝且迅速扩展, 表明已不是路堤表部或局部变形破坏, 而是该路堤整体稳定状况欠佳所引起的整体变形。为此对该段路堤边坡的整体稳定性进行了评价。

2.1 计算断面与计算参数

为对本段路堤边坡稳定性进行评价, 本次计算选用k9+800桩号断面为计算断面, 该断面路堤填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成。路堤底面以下为粉质粘土, 其下为强风化的泥岩层和弱风华的泥岩层, 弱风化泥岩层以下为泥岩, 由于强、弱风化层厚度都较薄, 因此将其和泥岩一起按稳固基床处理, 在计算中各层土层主要物理力学参数结合室内试验参数和经验参数综合取值, 见表1所示。

2.2 计算方法和计算结果

对于该段路堤边坡稳定性计算是采用目前国际上较为权威的岩土边坡稳定性计算软件Geo-Slope, 该软件可自动搜索路堤边坡最危险滑面, 并运用Morgenstern-price法、Spencer法、Janbu法三种方法计算其稳定性。本次计算中, 对潜在滑面的搜索主要考虑了两种情况, 即路堤边坡向左滑动和向右滑动两种情况。经过计算两种情况下稳定性计算结果见表2。

根据《公路路基设计规范》中第3.3.6条规定:路堤稳定系数不得小于1.25。显然, 该段路堤高边坡不满足其稳定性验算, 必须采取补强加固等工程措施处理, 以满足其稳定性验算要求为原则。

3高填土路堤边坡加固处治措施

为保证该段路堤施工及运营安全, 初期对该段路堤采用压力灌浆进行处治, 实施过程中浆液窜冒、边坡位移、路面裂缝加宽等现象较为普遍, 难以达到预期的处治加固效果。为此, 根据路堤的变形情况, 对路堤平台下部边坡采用土钉加预应力锚索框架梁进行了加固, 其中土钉分A、B两种类型, 预应力锚索的锚固段进入弱风化泥岩层中的长度为8 m, 施工过程中根据地质情况的变化调整自由段的长度;土钉与水平面的夹角为10°, 土钉的长度如图3标注, 锚索与水平面的夹角为35°, 锚索的长度=自由段长度+锚固段长度;锚索的设置从距离路堤30 m低处, 向上6 m开始布设第一排, 然后依次布设各排, 框架梁的坡面间距为4 m, 土钉各排的坡面间距为3 m;2～6月又对路堤平台下部边坡采用对穿锚索框架梁进行加固, 施工中, 在对穿预应力锚索框架梁上预留压力灌浆孔, 其压力灌浆在预应力张拉完成以后进行, 采用M15砂浆灌注;7月完成了平台上部的护坡砌石, 加固处治工程到此告一段落。

4路堤变形监测与评价

对该段路堤的加固处治开始以后, 按要求实施了对路堤变形的全程监测, 包括表面位移监测、路面沉降监测、路面裂缝监测和预应力锚索荷载监测等, 以掌握路堤的变形动态, 控制处治施工活动带来的超量位移, 确保路堤的稳定。

4.1 平面位移监测工作布置

为合理有效地观测整段路堤的变形情况, 本次先后对该段共布设监测点14组, 左边坡5组, 右边坡6组, 公路路面上隔离带左侧2组, 右侧一组, 每组点沿路面方向间隔20 m, 详见图4, 其中图中A、B点等为测站点。

4.2 路面沉降监测点的布置

根据路面沉降情况, 在路段内纵向布置3排沉降观测点, 其中左幅1排, 右路幅2排, 沉降监测点分布情况见图5, 图中R或Lxx为观测点号。

4.3 平面位移监测成果分析

路堤平面位移监测自路面→平台上边坡→平台下边坡, 随着观测点埋设工作的完成一次开展监测。将观测点平面位移的增量值以月为时间单位进行统计, 可得到观测点的平面位移月变化率, 同时在位移-时间关系图上的连线即为观测点的平面位移月图, 通过对观测点平面位移月变化率统计表和平面位移月程图的分析, 并结合监测期的工程活动, 发现路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;工程措施的实施, 减低了测点平面位移的变化率;测点的平面位移与路堤沉降密切相关。

4.4 路面沉降监测成果分析

该路堤的沉降监测始于2009年6月, 沉降监测频率为每七天一次, 截止2010年7月已连续监测58次。根据路堤填筑情况, 沉降监测在k9+770～+950段内共布置3排计25个沉降观测点, 其沉降累计值按观测点所在位置排列情况如表所示, 根据监测资料绘制了本路堤k9+830～+930段的等沉降曲线图 (见图6) 。图中R或Lxx为观测点号, 点前数字为沉降量, 单位为mm。从图6可看出, 路堤沉降主要集中在K9+850～+910段内, 沉降量在91.5～157.5 mm, 另外从表3可看出, 路面沉降与填方高度大致成正比关系, 路堤中部填方高度大, 其沉降观测点的下沉量也大, 而由K9+850～+910向南北两头延长, 随着填方高度的由大到小, 路面沉降观测点的下沉量也由大到小。

经大量监测数据表明, 随着路堤加固工程措施的不断实施, 路堤平面位移变形逐渐被约束, 路面沉降显著衰减并由不规则沉降转变为整体性、均匀性沉降, 路面裂缝没有新的发展。总体而言, 路堤正由相对稳定阶段逐步向稳定阶段转变, 大量的监测, 为安全施工和处治措施的决策起到了重要的指导作用, 同时也为路堤的稳定和公路的安全运营提高了保障。

5结论

综上所述, 在路堤的填筑施工过程中, 对于高填土路堤, 当其边坡稳定系数较小时, 路堤表层或部分区段往往会有明显变形迹象, 通过本次实例发现, 路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;同时路面沉降与填方高度大致也成正比关系。

通过施工实践可以看出, 土钉加预应力锚索-框架梁复合技术加固处理高填路堤具有良好的效果, 并应加强施工过程中的监测, 以掌握路堤的变形动态, 控制处治施工活动带来的超量位移, 确保路堤的稳定。 [ID:6669]

参考文献

[1]JTJ017-1996, 公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[2]王晓谋, 袁怀宇.高速公路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]GB50086-2001, 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

填土技术 第4篇

天津市滨海新区地处渤海之滨,随着滨海新区经济发展,城市建设规模逐渐增大,土地需求数量持续增加,土地资源的供求矛盾将会日渐突出。如何利用天津滨海新区现有的河道内淤积和滩涂淤积的松散淤泥等资源进行围海造陆,对废弃的坑塘洼地进行吹填、进而采用人工加固方法进行处理,已是迫切需要解决的问题。

人工吹填的吹填土在未经加固处理的前提下,由于其具有土颗粒细、孔隙比大、含水量大的特点,所以在这类地基上修建工程主要问题是地基土强度低,受荷后变形大,引起建筑物下沉量大,建筑物极易失稳,甚至可能会造成工程失败。

多年来,许多单位对天津滨海新区吹填土处理进行了大量的研究和实践工作,提出了许多行之有效的吹填土处理方法,为天津滨海新区吹填土工程处理积累了较丰富的经验,为该地区的发展作出了贡献。随着人们在工程实践中对吹填土工程性质认识的不断深入,原有工程处理方法不足之处的逐步显现,迫切需要对吹填土处理技术进行分析、改进和完善,形成处理时间更短、处理费用更低、环境影响更小、处理效果更好的吹填土处理技术。

1 吹填土工程处理现状及存在问题分析

据调查,目前滨海新区吹填土的工程处理方法主要有:真空堆载预压法、低位真空预压法和换填拌和法。

通过对吹填土处理工程调研和对吹填土物理力学特性的分析研究认为,目前滨海新区吹填土工程处理技术主要存在着以下三方面的问题。

1.1 工程处理后地面沉降量较大

根据地面沉降年报公布的地面沉降监测成果,未吹填区年地面沉降量一般在5~10mm左右;而进行大面积吹填造陆工程地区的年地面沉降量一般在20~35mm左右,可见吹填处理区与未吹填区年地面沉降差达15~25mm左右。针对吹填土处理方法的特点,分析主要存在两方面原因:其一,采用塑料板作为排水通道,排水板上每个排水槽断面仅为5mm×5mm,且迎水面无骨架支撑,直接为无纺布,因此,随着吹填土中孔隙水的不断排出以及土的固结程度的提高,导致有效排水断面不断缩小,吹填土中孔隙水无法顺利排出;其二,排水板一般穿过第一海相层的欠固结软土,为软土的固结提供了排水通道,但由于采取上排水的排水方式,排水距离相对较长(一般16~20m),排水通道存在前述变化,因此,孔隙水压力消散缓慢,从而造成工后地面沉降量较大,其结果将影响沿岸工程建设的安全。

1.2 工程处理后需要继续进行填土作业,造成土地资源破坏

目前吹填土处理均采取在吹填作业完成后再进行工程处理,吹填土含水量由初始的240%~260%,下降到处理后的45%~50%,吹填土固结沉降量较大,处理后地面标高达不到规划地面标高,而再进行复吹成本增大,工期延长。此外,复吹厚度较小工程实施困难,目前一般采取异地取土回填的办法进行处理,这样一方面增大了工程成本,另一方面形成新的取土坑,破坏了宝贵的土地资源。

1.3 工程处理过程中无效工耗较大

吹填土处于流塑甚至半悬浮状态,土颗粒之间粘聚力很低,在吹填土工程处理过程中,排水过程控制缺乏科学性,造成吹填土结构强度未形成时,土颗粒在高孔隙水压差作用下,迅疾迁移到排水通道表面,从而在排水板表面形成有一定厚度的、渗透性很差的泥膜,从而大大增加能耗,提高了工程处理费用,延长了工程处理时间,而且影响了吹填土工程处理质量。

2 吹填土处理技术的改进与应用试验

2.1 吹填土处理技术的改进

针对已有吹填土处理技术的优势和存在问题的分析,我们尝试采用水平辐射井取水的原理,对吹填土工程处理技术进行改进,研究开发了吹填土水平辐射真空排水固结技术。该技术在如下几方面对吹填土工程处理技术进行了改进。

(1)由上排水改为下排水,实现边吹填,边进行吹填土的固结排水,大大缩短了工期,另外增加了吹填土方量,减少了回填土方量,保护了土地资源;

(2)排水材料由塑料排水板,改为直径大于50mm的波纹塑料排水管,提高了排水效果;

(3)由排水井进行排水作业,排水过程压力可有效控制,改善了吹填土处理工程质量;

(4)吹填土工程处理结束后,将集水井和排水井进行回填密封处理,阻断了竖向排水通道,从而可减小吹填土处理后的工后地面沉降量。

2.2 吹填土水平辐射真空排水固结技术的应用试验

应用试验工程选择在海河出海口附近,为占地面积25万m2的废弃采土大坑,坑深平均12m。吹填土取自海河口河底淤泥,吹填土含水量250%~298%,小于0.005mm的粘粒含量超过45%。

应用吹填土水平辐射真空排水固结技术将基坑分为110个排水单元,每个单元面积2304m2。(见图1)。

每个排水单元由竖向集水井和若干层与其连接的水平辐射管组成,多个排水单元的集水井底部由导水管连接,导水管与坑边的排水井进行连接,从而组成吹填土水平辐射排水固结系统。(图2)

2006年9月开始进行吹填土作业,2007年5月完成吹填,结束重力排水作业。试验处理过程基本步骤为:

(1)吹填之前在采土坑内预先布设好集水井、导水管和排水井;

(2)随着吹填高度增加,在集水井上逐层接水平辐射波纹管;

(3)吹填过程中,在排水井进行排水作业时,排水过程中严格控制排水井的水位下降值,水位降幅不超过2m,以防止在辐射管管壁形成泥皮,降低辐射管的透水性;

(4)吹填到预定高度,重力排水过程基本完成。

吹填处理重力排水过程中先后五次,每次不少于10个采样站位,对不同深度吹填土含水量变化进行了监测(见表1),证实了吹填土水平辐射排水技术的排水效果良好。

注:(1)以坑顶为零点;(2)在重力排水条件下;(3)含水量为平均值。

重力排水结束时,选择10个站点进行分层取样,进行了物理力学试验,试验成果见表2,由表2可知:

(1)由于上部吹填土对下部吹填土形成附加压力,同时下部吹填土较上部吹填土排水时间长,随深度增加,吹填土固结程度改善效果愈明显。

(2)由于水平排水系统作用,同深度吹填土的处理效果均匀性较好。

3 吹填土水平辐射真空排水固结技术的效益性

(1)对于厚大吹填土的工程处理,原有吹填土处理技术由于都是在吹填作业结束后,才开始进行工程处理,处理后地面沉降量较大,常常需要进行多次吹填工程处理过程。而新技术通过改变排水方式,可基本实现吹填土工程处理一次完成,提高了工效。而且吹填土厚度越大,其优势越明显。

(2)新技术中竖向排水通道取消原有分散式排水方式(塑料排水板),而采用单元集中大口径的集水井或排水井集中排水,在工程处理后对各集水井和排水井进行回填封堵处理,可切断工程处理过程中的竖向排水路径,与原处理方法相比大大减小了工后地面沉降量,提高了工程建设安全性。

4 结论

(1)滨海地区大规模的围海造陆工程迫切需要开发出处理时间短、处理效果好且环境影响小的吹填土处理技术。

(2)吹填土水平辐射真空排水固结技术对传统的吹填土处理技术进行了较大技术改进,该方法大大缩短了处理周期,减少回填土方量,其处理优势在对厚大吹填土处理中更加明显。

(3)由于吹填土初期尚未形成土的结构强度,因此,吹填土处理过程中的排水过程控制是很重要的环节,直接关系到处理的效果和处理中的能耗。

(4)吹填土水平辐射真空排水系统还很不完善,还需要不断探索、研究与完善。如辐射管管径与影响半径的关系,不同吹填土土质合理的辐射管间距等,尚需要进一步研究。

在试验过程中,天津市天勘滨海工程技术有限公司给予热情帮助,在此表示衷心感谢。

摘要：本文在对天津滨海新区吹填土处理现状及存在问题分析基础上,针对吹填土的物理特性,应用水平辐射井排水原理,对吹填土地基处理技术进行了改进,提出了吹填土水平辐射真空排水固结技术,改变了吹填土排水固结路径和排水条件,由上排水改为下排水,实现了边吹填边进行吹填土的固结排水,大大缩短了工期;另外,改塑料排水板为波纹塑料排水管,提高了排水效果,而且排水井排水过程压力可有效控制;吹填土工程结束后,将排水系统进行回填密封处理,阻断竖向排水通道,从而减小了吹填土处理后的工后地面沉降量。该技术在应用试验中取得了较好的工程效果。

关键词：吹填土,地基处理,问题分析,技术改进

参考文献

[1]中国土木工程学会港口工程学会塑料排水学术委员会.塑料板排水法加固软基工程实例集.北京:人民交通出版社,1999.

[2]曾国熙等.地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1988.

[3]林宗元.岩土工程治理手册.北京:中国建筑工业出版社,2005.

填土技术 第5篇

公路建设的发展是世界各国经济腾飞物质准备过程中的必要条件。随着我省公路等级的提高和大量山区公路的修建,高填土涵洞在数量和填土高度上均呈现递增趋势。低填土涵洞设计可以遵循现有的公路桥涵设计规范,而填土高度在18m以上的高填土涵洞设计只能根据实际情况具体分析单独设计,正确分析土压力分布对高填土涵洞设计具有指导意义。采用数值模拟分析,同时结合模型试验数据加以验证的研究手段,得出土压力分布和不同填土参数与土压力分布的联系。

2 模型试验

基于相似理论的模型试验,通过在模型上模拟各种加载过程,可以清晰而直观的再现结构的力学行为;同时,模型试验可以在很短的时间内再现实际需要几年观测的结果。当开展现场试验难度较大时,简化了的数值模拟分析结果常常需要用模型试验来加以验证。

2.1 模型试验简介

(1)填土材料

试验采用三种填土材料,第一种为干砂,第二种为含水量为2.6%的河砂,第三种为含水量20.4%的亚粘土。重度相似比近似为1。

(2)边界条件

模型试验模拟的地形边界条件为平坦地形,考虑涵洞跨度的6倍以上可以忽略边界效应的影响,模型试验箱体内部尺寸为2100mm×1600mm×500mm,基于经济、简易、方便原则考虑,材料为木质箱体,模型箱四周由反力架、门架和工字钢提供约束,保证整个模型箱无侧向位移,满足整体刚性约束条件。具体试验装置见图1所示。

(3)地基条件

采用两种地基处理方式,处理方式1(刚性地基)为涵洞模型直接放置在刚性模型箱底板上,模拟实际的刚性地基处理方式;处理方式2(柔性地基)为涵洞模型安放在距刚性模型箱底板40～50cm处,允许地基有少许沉降变形,模拟实际的经人工处理后的地基形式。

(4)加载方式

在涵洞顶部到试验箱顶高度范围内,载荷为填土材料自重;填土达到箱顶后,增加的填土高度自重用千斤顶加载系统代替,用压力传感器控制加载试验荷载数值。加载系统由钢垫板、简支梁、千斤顶、20t压力传感器、反力梁组成。通过加载系统逐级加载,每级加载数值换算成近似模拟20cm高度填土,直到达到预定模拟填土高度。具体装置如图1所示。

(5)土压力测试

土压力采用DYB-2型电阻应变式全桥土压力计测量,土压力计量程为0.1MPa,尺寸Φ30×13mm。土压力计埋设好后,可以进行连续观测,填土达到预计高度即可进行一次读数记录。应变变化由CM-2B型应变仪接收,计算随填土高度增加,各个土压力计数值。

2.2 试验工况选取

考虑三种填土材料、两种地基处理方式和两种涵洞结构形式,完成7次试验。本文选取其中的M6试验工况(填土材料为湿砂,涵洞结构形式为拱涵,刚性地基)结果作为代表进行分析。结果见图3所示。

3 数值模拟

影响高填土涵洞垂直土压力的因素众多,由于试验条件的限制,不可能对各种影响因素条件下的高填土涵洞开展试验,实际上也是没有必要的。故在此基础上,开展有限元数值模拟研究。一方面可以与模型试验结果对比验证,另一方面也可为模型试验提供补充,为确定合理的高填土涵洞垂直土压力分布提供参考。

3.1 ANSYS前处理过程

(1)单元模型选取、边界条件处理和网格划分

数值模拟以模型试验为建模对象,采用平面四节点等参单元作为涵洞和填土材料的单元模型。Ansys模拟模型试验实际边界,上边界为自由边界,左右边界水平方向固定、垂直方向自由,下边界水平、垂直方向均固定。有限元网格划分采用手动网格划分,考虑到几何模型网格划分的大小、疏密程度对计算结果的准确性和精度及计算时间的影响,取土体单元网格间距为5cm,涵洞结构网格间距为2cm。具体的有限元模型如图2所示。

(2)本构模型

本文计算模型中涉及填土和涵洞两种材料,涵洞模型材料采用理想弹性本构模型,土体材料采用弹塑性本构模型,Drucker-Prage屈服准则。

(3)非线性问题求解

Ansys程序通过使用牛顿-拉普森平衡迭代解法实现非线性求解[3]。将荷载分成一系列的荷载增量。可以在几个荷载步内或者在一个荷载步的几个子步内施加荷载增量。在每个增量的求解完成后,继续进行下一个,荷载增量之前调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。

3.2 材料参数选取

根据模型试验测试值确定填土、涵洞材料的计算参数,剩余参数是根据土性在其一般取值范围内选取的。数值模拟基本的材料计算参数取值如表1所示。

3.3 数值模拟过程

地基、涵洞和上部填土三者是一个联合作用的整体,本文采用逐级新增单元的有限元方法,模拟涵洞周围土体分层填筑的施工过程,较好地反应了涵洞周围土体的应力场变化,对模型试验是一种补充。具体的计算模拟过程如下。

(1)根据模拟涵洞所处的边界条件、受荷条件、结构物性状等情况,将其简化为平面应变问题,可以基本反映出涵洞结构及周围填土的应力分布状况。

(2)建立几何模型。取完整涵洞结构进行分析。

(3)选用材料模型。输入材料的物理力学参数。

(4)施加边界条件。填土层、涵洞模型划分网格后,施加边界约束。

(5)模拟分层加载。模拟分析中,考虑到实际的施工方法,采用逐级增加计算域内的单元数量,模拟逐层填土过程,通过每级新增单元的自重荷载作用,计算各单元的位移增量和应力增量。并逐级累加,最终确定施工完成时,涵洞周围土体的位移场、应力场和涵洞结构应力。模拟施工填筑分层加载共分14级,模拟涵洞最大填筑高度2m(实际填土高度40m)。第1级为地基填土自重应力场计算;第2级为涵洞结构自重作用;第3级至第9级为施工填筑分层加载作用模拟,直到试验箱顶面。第9级至第14级为千斤顶加载作用模拟,每一级加载荷载按模拟20cm高填土自重计算。有限元分析中,把一层填土当作是一次加荷,由此计算出当前施工涵洞与土体内各处的变形和应力,上一层填土引起的变形和应力与先前值迭加,直至整个结构完成。这样就实现了整个施工顺序的模拟。分层施工的模拟在有限元中采用生死单元命令模拟,考虑填土体的初始应力场,给填土体赋予一质量密度和重力加速度。

(6)模拟结果输出。计算完成后,输出分析图形及数据文件,从数据文件中提取数据,进行整理分析。

3.4 数值模拟方案

本文数值模拟考虑的填土特性主要包括填土高度和填土土性参数,在模拟刚性地基处理方式、地形坡脚为0°、地形底面宽为2m、涵洞高33cm、宽30cm条件下,模拟方案如表2所示。

3.5 数值模拟结果

数值模拟的结果见图3、图4所示,并在图3中与模型试验结果进行对比。

4 结论

通过表2和图3、图4,设计考虑改变填土高度、填土内摩擦角、粘聚力和填土重度性质参数,得出其与土压力分布的关系,结论如下:

(1)模型试验和数值模拟SB1(ST1、ST2)的结果表明,涵洞的垂直土压力并不随着填土高度的增加呈线性变化,土压力增加的幅度逐渐减慢,土中应力随填土高度增加重新分布。在填土初期,涵洞顶部土压力大于其上部填土自重γh。由于涵洞结构与填土的刚度不同导致沉降差异,在涵洞顶部产生了附加应力。随着填土高度增加,土压力数值也趋近其上部填土自重。在填土后期,填土高度达到一定高度时,土压力数值小于其上部填土的土柱自重。造成这一现象的主要原因是随着填土高度增加,分层填筑的填土逐渐被压实,压紧的土颗粒之间“锲紧”作用充分发挥出来,在填土土层中产生一模糊界面,该模糊界面对两侧土体产生水平推力,该模糊界面不同于实际的卸荷拱,不能完全承担上部土体的自重,上部土体自重的一部分仍会传到涵洞上,故其具有不稳定性,只产生类似拱作用的效应,称为“土拱效应”。填筑初期沉降差引起的“附加应力”和后期的“土拱效应”共同起作用综合决定高填土涵洞的土压力分布。

(2)由图3对比ST3、ST4、SB1、ST5,填土内摩擦角在5°～25°之间对土压力的影响很大,土压力相对增大了21.6%,25°～37°之间垂直土压力基本不变,平均变化不到1.3%。对比ST5、M6,数值模拟与模型试验数据结果的大体走向趋势是一致的,数值差异是由于模拟参数、本构关系的确定对计算结果有一定影响。

(3)由图4对比SB1、ST6,粘聚力数值大小对土压力影响很小,土压力数值基本不变。

(4)由图4对比ST7、SB1、ST8,得到填土重度与土压力的变化关系。在涵顶填土高度相同的情况下,填土材料容重增加,涵顶土压力的数值也随着增加,重度由15.5kN/m3增加到18.5 kN/m3时,垂直土压力相对增加19.5%,填土重度对土压力的影响不容忽视。

摘要：为了得出高填土涵洞土压力的分布以及填土土性参数的不同对其分布的影响,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,得出附加应力和土拱效应共同作用综合决定高填土涵洞土压力的分布。通过数值模拟得出填土参数对土压力分布的影响,同时与模型试验结果对比验证,两者得出的结果趋同。

关键词：高填土涵洞,模型试验,数值模拟,土压力分布

参考文献

[1]杨锡武.山区公路高填方涵洞土压力计算方法与结构设计[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]李永刚,李力.钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力影响因素研究[J].长江科学院院报,2006,23(6):72-79.

填土技术 第6篇

目前该问题已引起广泛的注意,下面就结合津汉·芦汉联络线蓟运河大桥两侧高填土路基应用新型复合材料“土工经编格栅”的处理办法,介绍“土工经编格栅”在处理桥头填土或高填土路基中的应用。

一、工程概况

该工程位于汉沽区内,由于该桥两侧皆为池塘,因此地势较低,原状土以淤泥和粘性土为主,在整个桥头两侧的填土中,位于蓟运河以东的290米中,最高的填土高度达到7.5米以上,位于蓟运河以西的185米中,最高的填土高度达到5.5米以上。该工程总计使用BJG45A-2型经编格栅67875平方米。

二、土工经编格栅的分类

土工经编格栅(WARP-KNITTED GEOGRIDS)既可用在路基、路面工程,又可用在铁路、渠道、加筋土桥台、永久支护等工程中。按材料分主要有两种,玻璃纤维土工经编格栅和涤纶土工经编格栅两大类,一般根据具体情况选用。

三、土工经编格栅的作用机理

土工布(格栅)复合材料是根据素土或沥青混合料特点而设计的,在土基和填料之间具有较高的内摩擦力,使填料一土工格栅一地基形成一个连续的整体,重新分布土基压力,均匀传递轴载,并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向,增强路基稳定性。土工经编格栅在高压下具有较大的孔隙率、透水性能好,有优越的垂直、水平排水能力,很高的抗拉强度及隔水作用,能提高路基整体强度,能提高路基整体强度,此外,还能有效地改善路面结构应力分布,从而有效地提高路面寿命。

四、土工经编格栅的特点

1、高抗拉强度和模量及低延伸率。玻璃纤维土工格栅以玻璃纤维为主要原料,而玻璃纤维的强度极高,它的双向强度可达120KN左右,超过任何高分子纤维甚至于金属;同时它有很高的的模量,使之具有很高的抗拉伸能力,断裂拉伸率小于4%;低延伸率增强了土体的自立稳定性,充分约束土颗粒的侧向位移。

2、无长期蠕变。作为增强材料,具备在长期荷载的情况下抵抗变形能力即抗蠕变性是极为重要的,玻璃纤维不会发生蠕变,这保证产品能够长期保持良好的物理性能。

3、热稳定性。玻璃纤维的熔点在1000℃以上,这确保了玻璃纤维土工格栅在摊铺作业中和以后的使用中能够承受高温的特性。

4、与土体的结合能力好。玻璃纤维土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是根据素土或沥青混合料特点而设计的,在土基和填料之间具有较高的内摩擦力,使填料一土工格栅一地基形成一个连续的整体,从而保证了它们之间的相容性和不会脱离,牢固地结合在一起。

5、物理化学性稳定,耐久性、抗腐蚀、抗老化能力高。经过特殊的保护处理后,玻璃土工经编格栅能够抵抗各类化学侵蚀和物理冲击,能抵御生物侵蚀和抗气候变化,保证了它的性能能够长期不受损失(国外玻璃纤维经编格栅应用资料表明,其使用寿命在120年左右)。

6、经济合理。在此次工程中,土工经编格栅造价为每平方米13元,采用土工经编格栅处理,总价为882375元,如采用水泥搅拌桩处理,总价约为300万元左右。此外,该工艺施工时简单,便于操作,大大缩短了施工周期,提高了效率。

7、抗脆裂、可预防;有利于路基排水。淤泥和粘性土一般含水量比较高,土壤疏松多孔,承载能力低,在载荷作用下易沉降变形,经过土工经编格栅处理后,它的网状结构有利于软土基的排水。

8、使路基具有良好的整体抗剪能力。由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动,形成了良好的镶嵌能力。

五、土工经编格栅的施工

1、开挖排水沟。当施工段有积水时,根据设计要求先在路基两侧开挖排水沟,排除淤泥层积水。

2、清理场地。土工经编格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关,因此待积水排除后,须人工彻底清除淤泥软土层上的石块、树枝等杂物,并将场地整平,做好不小于2%的横坡度路拱。

3、铺设土工布。在整平好的松软地面上,以人工滚动的方法,把土工布卷材按需要的长度从路基的一侧逐渐向路基的另一侧摊铺开来,拉平,不能有皱折,然后将拼幅连结,使土工布在整个覆盖区形成一个整体。土工布拼幅的连结,试土基强度的差异,可采用搭接、缝合、粘合剂粘合等方法,将拼幅连结在—起。缝合时缝合线应使用抗拉强度不低于土工经编格栅的化学纤维线,搭接的宽度一般不小于25～30厘米,在路基边缘土工布应宽出覆盖面2米以利于锚固。

4、固定土工布。将大块土工布的四周用片石压在已挖好的路基排水沟内,填压片石时要注意轻放,并使片石的大面与土工布接触,以防土工布撕裂或被顶破,如有破损,应及时修补。

5、按设计要求填筑路堤。填筑路堤时,为割断可能上升的毛细水,一般在土工布上层先铺筑一层透水性好的砂砾层(以便于路基排水良好),厚度在0.5～1米。土工布本身良好竖向与横向的排水性能与土工布上部的砂砾层,在路基与排水沟之间构成了一个统一的排水系统,有利于将固结水顺利地排除路基之外。填筑路基时应分层填筑,每层填筑长度应不小于20米,先用轻型压路机碾压。

六、施工注意事项

1、严格控制运送混合料的各种车辆出入,在格栅层上禁止车辆急转向,及刹车和倾泻混合料,以防止对经编格栅的损坏。

2、经编格栅背胶易溶水,雨天或路面潮湿时不得施工。

3、经编格栅(尤其是玻璃经编格栅),对人体皮肤易产生刺激作用,施工人员须戴防护手套。

4、经编格栅铺设过程中,若发现原路面有较小的坑塘没有预先填平,可在铺好的格栅上将对应坑塘的部分剪去,以便在铺上层混合料时能完全填平坑塘。

5、经编格栅铺设时,要求温度在5℃～60℃之间。

6、施工过程中,应控制填土速率,并加强沉降和侧向位移的观测,防止路基失稳。

七、结束语

1、土工布(经编格栅)由于具有高强度、高模量、低蠕变、抗腐蚀、抗老化、抗脆裂及可预设计等多种特性,目前,在各省市的交通、铁路、水利等工程中得到迅速推广应用。我市不良路基占了绝大部分,尤其是滨海新区,因此,该复合材料及施工工艺在我市极具推广价值。

2、目前,土工布(经编格栅)的应用还需进一步的研究和发展,在实践中不断地总结经验,完善分析计算方法,使其能够很好地指导实际工作。

3、国内生产和使用土工布(经编格栅)的种类较多,但这些土工布指标不统一,测试方法和标准也不统一,目前急需制定出适合我国国情的产品规格、性能要求、测试方法和标准。

摘要：桥头路基的质量要求比较高，否则会因为桥头填土路基产生过量沉降，除路基本身下沉开裂引起路面早期破坏外，还会因为路基与桥涵建筑物沉降不均匀而出现沉降差(错台)，使高速行驶的车辆通过时发生震动、颠簸、跳车、噪声增大等情况。

填土的三轴试样制备 第7篇

1 填土的三轴试样制备

填土三轴试验的试样制备是在试样底座上进行的, 为了提高填土试样的渗透性, 在做常规三轴试验时, 试验人员往往将饱和圆柱体试样的两端和柱体周边都贴上一层滤纸, 这样做的好处是可以提高试样的排水固结。然而, 不是所有的填土都可以通过这种方式来进行, 下面通过填土中的粗粒土来加以说明。在粗粒土试样周围贴滤纸是不适合的, 因为在试样制备过程中滤纸会很容易发生断裂, 从而失去了排水功能。因此, 在试验过程中, 要根据制样的特点和粗粒土的特性选择抗拉强度大、渗透性强的, 类似于滤纸功能的材料, 而且这种材料必须较薄。另外, 粗粒土的三轴试验通常选用饱和粗粒土作为试验对象, 而粗粒土又分为无黏性粗粒土和黏性粗粒土, 其中无黏性粗粒土的饱和一般较容易达到, 而黏性粗粒土由于在粗粒土三轴仪上的试样较大, 就使得它的饱和时间较长。为了能使试样较快饱和, 在试样的制备过程中, 必须采取一些有效措施来保证试验的有效进行。

2 填土三轴试验及其发展

2.1 填土三轴试验产生和发展的背景

在我国经济快速发展和综合国力不断提高的重要时期, 铁路业正朝着高速和重载的方向快速发展。而在铁路路基铺设过程中, 路基土在列车高负荷的情况下受到震动作用, 容易产生变形。由于高负荷下的路基变形和路基病害会严重影响铁路的运输效率、旅客的舒适度、铁路的维护周期以及列车的运行安全, 因此得到了相关部门的高度重视。另外, 在我国公路和铁路蓬勃发展的同时, 土工合成材料和粗颗粒路基填料得到了越来越广泛的应用, 研究粗粒土和其他类型填土的特性, 成为越来越多的科研工作者研究的热点, 许多科研机构都进行了大量的相关试验。

2.2 试验方法简介

常规的填土三轴试验是将试样制备好, 再用真空泵将其抽成真空状态, 当达到规定的真空度后, 给试样注水至饱和, 当试样达到饱和后再将试样装到常规三轴仪上进行相应的试验。当填土为粗粒土时, 要注意粗粒土三轴试样体积不能过大, 因此, 要对试样进行真空饱和及水头饱和处理。在填土的应力应变本构模型研究中, 最常使用的土工试验设备就是土工三轴试验仪。三轴试验是把一个圆柱形土样放到密闭的压力室中, 通过施加各向均等的周围压力和轴向偏差应力来模拟实际土层的受力状况, 以测量得到的受力和变形关系曲线为根据, 研究土的强度和本构关系。

2.3 填土三轴试验存在的问题

土工三轴试验在填土的强度和填土特性的研究中发挥了极其重要的作用, 三轴试验是填土的强度应力应变性能和其他力学性能测试的重要的、常规的手段。但是, 受仪器和填土本身特性的限制, 三轴试验在试验方法和测试手段上仍然存在一些须要改进的地方。

在填土的三轴试验变形测量中, 经常遇到一些问题, 如试样的轴向变形量是通过量测传力杆的相对位移来确定的, 这种测量办法的精度不高。试验过程中的每一个小细节都会决定试验的精确性和可靠性, 因此, 填土三轴试验中的这个测量问题造成了试验的失败。此外, 三轴试验土样变形的传统测量方法还无法估计试样饱和过程中的体积变化, 也无法把它直接应用于非饱和土试样变形的测量。这些都是目前三轴试验中亟待解决的问题。国家要投入更多的人力、物力来进行研究, 进而保障我国铁路工程建设和其他工程建设的安全性和稳定性。

3 结语

虽然在探究我国土工施工中仍然存在着许多填土方面的问题, 但国家已经在填土相关问题的研究方面作出了更大的投入, 许多科研机构都进行了大量的相关试验。我们有理由相信, 在正确理论和先进科技的指导与支持下, 我国一定会在快速发展的铁路事业中取得重大的胜利。

摘要：为了探究我国土工施工中存在的填土问题, 许多科研机构都进行了大量的相关试验。试样制备的好坏可以直接影响三轴试验结果, 而在进行填土三轴试验时, 许多机构都是在实验室制备三轴试样, 影响了试验结果。因此, 在试验中要重视试样的制备, 试验操作人员要严格按照试验步骤进行操作。本研究阐述了填土三轴试样的制备、三轴试验的相关内容, 目的在于给三轴试验研究人员一些参考。

关键词：填土,三轴试样,制备,实践

参考文献

[1]李广信, 杜修力.土力学教育与教学[M].北京:人民交通出版社, 2006.

[2]孙益振.基于三轴试样局部变形测量的土体应力应变研究[D].大连:大连理工大学, 2005.