论文部分内容阅读
风积沙改良土可用于高寒区高等级线路工程路堤的填筑。新建的通辽至新民北站客运专线采用风积沙改良土(风积沙掺5%水泥)进行路堤填筑，进入冬季后，路堤表面出现横向裂缝。为此，开展风积沙改良土物理力学性质、风积沙改良土路堤温度变形规律及控制措施研究。通过室内实验研究风积沙改良土的物理力学、热力学等工程特性；同时修建路堤试验段，探究路堤在自然环境下的土体湿度、温度变形规律，揭示风积沙改良土路堤表面裂缝产生机理；最后，结合数值模拟进一步分析风积沙改良土体路堤温度与变形场特征，给出风积沙改良土路堤抵抗冻缩开裂的对策。主要研究成果包括以下几个方面：
(1)通过单轴抗压实验，研究不同黏土、水泥掺量下风积沙改良土抗压强度。结果表明：在黏土含量(10%)保持不变的情况下，风积沙改良土的无侧限抗压强度随着水泥含量的增加而提高；当水泥含量不变时(5%)，随着黏土含量的增加，试样的单轴抗压强度呈现先增大后减小的变化规律。
(2)通过劈裂抗拉实验，研究不同黏土、水泥掺量下风积沙改良土的抗拉强度。结果表明：在水泥含量(5%)不变时，当黏土掺量在一定范围时(0~10%)，随着黏土含量的增加风积沙改良土的抗拉强度有增加趋势，而当黏土含量超过10%时，抗拉强度则不断减小；黏土含量(10%)不变时，水泥含量的增加会明显提高风积沙改良土的抗拉强度。
(3)通过室内热力学实验，研究不同黏土、水泥掺量下的风积沙改良土的热力学特性。结果表明：随着水泥或黏土掺入量的增加，风积沙改良土的热膨胀系数增大。当水泥含量(5%)不变时，随着黏土颗粒含量的增加，比热容先增大后减小，导热系数先减小再增大；当黏土含量(10%)不变时，随着水泥颗粒含量的增加，比热容下降，导热系数上升。
(4)根据现场试验段路堤温度、变形监测数据，分析了温度、变形场时空变化规律。结果表明：路堤土体温度与变形明显受外界气温影响，其变化规律和外界气温变化基本一致，自2017年12月至2018年7月，路堤内部温度呈先下降后上升的变化规律，但是路堤内部温度存在明显的滞后现象；越靠近路堤表面其温度受气温影响越大，温度变化滞后时间越短，温度变化范围亦越大；路堤变形呈现与路堤温度变化相似的规律，越靠近路堤表面土体变形越大。
(5)结合室内实验及室外试验，建立数值模型，对不同配比风积沙改良土路堤温度、变形变化规律进行模拟，得出高寒区风积沙改良土路堤最优配比为：87%风积沙+7%水泥+6%黏土。利用该配比风积沙改良土作为路堤填筑材料，能有效控制因冻缩引起的路堤表面横向开裂问题。
(1)通过单轴抗压实验，研究不同黏土、水泥掺量下风积沙改良土抗压强度。结果表明：在黏土含量(10%)保持不变的情况下，风积沙改良土的无侧限抗压强度随着水泥含量的增加而提高；当水泥含量不变时(5%)，随着黏土含量的增加，试样的单轴抗压强度呈现先增大后减小的变化规律。
(2)通过劈裂抗拉实验，研究不同黏土、水泥掺量下风积沙改良土的抗拉强度。结果表明：在水泥含量(5%)不变时，当黏土掺量在一定范围时(0~10%)，随着黏土含量的增加风积沙改良土的抗拉强度有增加趋势，而当黏土含量超过10%时，抗拉强度则不断减小；黏土含量(10%)不变时，水泥含量的增加会明显提高风积沙改良土的抗拉强度。
(3)通过室内热力学实验，研究不同黏土、水泥掺量下的风积沙改良土的热力学特性。结果表明：随着水泥或黏土掺入量的增加，风积沙改良土的热膨胀系数增大。当水泥含量(5%)不变时，随着黏土颗粒含量的增加，比热容先增大后减小，导热系数先减小再增大；当黏土含量(10%)不变时，随着水泥颗粒含量的增加，比热容下降，导热系数上升。
(4)根据现场试验段路堤温度、变形监测数据，分析了温度、变形场时空变化规律。结果表明：路堤土体温度与变形明显受外界气温影响，其变化规律和外界气温变化基本一致，自2017年12月至2018年7月，路堤内部温度呈先下降后上升的变化规律，但是路堤内部温度存在明显的滞后现象；越靠近路堤表面其温度受气温影响越大，温度变化滞后时间越短，温度变化范围亦越大；路堤变形呈现与路堤温度变化相似的规律，越靠近路堤表面土体变形越大。
(5)结合室内实验及室外试验，建立数值模型，对不同配比风积沙改良土路堤温度、变形变化规律进行模拟，得出高寒区风积沙改良土路堤最优配比为：87%风积沙+7%水泥+6%黏土。利用该配比风积沙改良土作为路堤填筑材料，能有效控制因冻缩引起的路堤表面横向开裂问题。