衡大高速公路路基填料标准研究
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摘要
路基是路面结构的基础,坚固而又稳定的路基能为道路长期承受车辆荷载提供重要保证。而路基的强度和稳定性是与路基填料的CBR值密切相关的,但有些路基填料(如黄土、与黄土性质相类似的低液限黏土等)的CBR值往往无法达到规范的要求(尤其是高等级公路上路床),却在保证施工质量的前提下,路基仍然具有良好的路用性能,能够满足高等级公路的使用要求,由此可知,规范对CBR值的要求并不适用于这些路基填料,为此,针对这些特殊的填料研究制定合理的CBR值标准是十分必要的。
本文首先对路基填料强度特性以及各项力学控制指标(抗剪强度、压缩模量、无侧限抗压强度、地基反应模量以及CBR值等)进行研究,分析了以CBR值作为路基填料的力学控制指标的合理性；其次,通过室内外试验并结合理论指导,分析了CBR试验机理与试验条件；另外,利用大量的试验分析了河北省衡大高速公路路基填料CBR值的影响因素(颗粒粒径、矿物组成成分、压实度、路基含水率和浸水时间等),同时,建立了路基填料CBR值与压实度和回弹模量之间的关系；基于以上的研究分析,并结合理论及高等级公路路基填料CBR值的统计结果,制定出缩短CBR试验浸水时间的路基填料力学控制标准1和降低规范对CBR值要求的路基填料力学控制标准2；最后,探讨了路基填料CBR值的提高方法。研究成果对高等级公路设计和施工具有重要的参考价值。
Sub-grade which is solid and stable is the basis for the pavement structure that can withstand traffic loads for the road and provides an important long-term guarantee. However, the strength and stability of Sub-grade has the closely related with CBR value of Sub-grade Filling, but the CBR value of some Sub-grade Filling(such as loess, low liquid limit clay with the loess properties etc.) are often unable to meet the Standard(especially the road bed of the highway), However, the premise of ensuring the quality of construction, the Sub-grade still has a good road performance and can meet the application requirements of highway. It can be seen that the Standard for CBR value requirement of Sub-grade Filling does not apply to the Sub-grade Filling, Therefore, it is necessary for these special filling to establish a reasonable standard of CBR value.
Based on the strength properties and the contrast among various mechanical control indexes(shear strength, constrained modulus, unconfined compression strength,foundation modulus California Bearing Ratio etc.) of Sub-grade Filling, the paper firstly analysises CBR as the control index is reasonable and feasible; Secondly, through the the indoor and outdoor experimental and theoretical analysis, we analyzed the mechanism and conditions of CBR test. In addition, we used a lot of test to analyze value of the factors (particle size, mineral composition, degree of compaction, moisture content of Sub-grade, Soaking time etc.) of the Sub-grade Filling CBR. Furthermore, we established the relationship among CBR and degree of compaction and modulus of resilience of Sub-grade Filling. Based on the above study and analyze, it is combined with the theoretical instruction and on the statistical of CBR value of the highway Sub-grade Filling,we work out mechanical control of standard 1 of Sub-grade Filling which is shorten the soaking time of the CBR test and mechanical control of standard 2 of Sub-grade Filling which is reduced the CBR value of the Standard; Finally, we have a discussion of the methods to improve the CBR value of the Sub-grade Filling.
本文首先对路基填料强度特性以及各项力学控制指标(抗剪强度、压缩模量、无侧限抗压强度、地基反应模量以及CBR值等)进行研究,分析了以CBR值作为路基填料的力学控制指标的合理性；其次,通过室内外试验并结合理论指导,分析了CBR试验机理与试验条件；另外,利用大量的试验分析了河北省衡大高速公路路基填料CBR值的影响因素(颗粒粒径、矿物组成成分、压实度、路基含水率和浸水时间等),同时,建立了路基填料CBR值与压实度和回弹模量之间的关系；基于以上的研究分析,并结合理论及高等级公路路基填料CBR值的统计结果,制定出缩短CBR试验浸水时间的路基填料力学控制标准1和降低规范对CBR值要求的路基填料力学控制标准2；最后,探讨了路基填料CBR值的提高方法。研究成果对高等级公路设计和施工具有重要的参考价值。
Sub-grade which is solid and stable is the basis for the pavement structure that can withstand traffic loads for the road and provides an important long-term guarantee. However, the strength and stability of Sub-grade has the closely related with CBR value of Sub-grade Filling, but the CBR value of some Sub-grade Filling(such as loess, low liquid limit clay with the loess properties etc.) are often unable to meet the Standard(especially the road bed of the highway), However, the premise of ensuring the quality of construction, the Sub-grade still has a good road performance and can meet the application requirements of highway. It can be seen that the Standard for CBR value requirement of Sub-grade Filling does not apply to the Sub-grade Filling, Therefore, it is necessary for these special filling to establish a reasonable standard of CBR value.
Based on the strength properties and the contrast among various mechanical control indexes(shear strength, constrained modulus, unconfined compression strength,foundation modulus California Bearing Ratio etc.) of Sub-grade Filling, the paper firstly analysises CBR as the control index is reasonable and feasible; Secondly, through the the indoor and outdoor experimental and theoretical analysis, we analyzed the mechanism and conditions of CBR test. In addition, we used a lot of test to analyze value of the factors (particle size, mineral composition, degree of compaction, moisture content of Sub-grade, Soaking time etc.) of the Sub-grade Filling CBR. Furthermore, we established the relationship among CBR and degree of compaction and modulus of resilience of Sub-grade Filling. Based on the above study and analyze, it is combined with the theoretical instruction and on the statistical of CBR value of the highway Sub-grade Filling,we work out mechanical control of standard 1 of Sub-grade Filling which is shorten the soaking time of the CBR test and mechanical control of standard 2 of Sub-grade Filling which is reduced the CBR value of the Standard; Finally, we have a discussion of the methods to improve the CBR value of the Sub-grade Filling.
引文
[1]陈忠达.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社,2009：1-45
[2]陈忠达.高速公路路基填料标准研究[R].河北：河北省大广高速衡大段筹建处,2009
[3]日本道路协会.周庆桐等译.日本沥青路面规范[S].北京：人民交通出版社,1983
[4]屈冉,张大伟,贺睿.路基填料强度(CBR)研究综述[J].内蒙古农业大学学报,2008,29(4)：276-300
[5]王革,孙国杰,李国锋.浸水CBR试验检测路基承载力的探讨[J].山西建筑,2003,29(4)227-230
[6]陈柏年,朱凤艳.CBR试验内在机理研究及影响因素分析[N].交通标准化,2001(1)
[7]饶法强,方怡询.承载比试验制件方法探讨[N].公路与汽运,2002(4)
[8]张奎鸿,李俊.上海地区常用路堤材料CBR值研究[N].上海公报,1998(B12)
[9]汪益敏,张丽娟,苏卫国.加固土的CBR试验研究[N].广东公路交通,2001(S1)
[10]邓学均,黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京：人民交通出版社,2007：10-50
[11]刘祖典.黄土力学与工程[M].西安：陕西科学技术出版社,1997：95-140
[12]姜旺恒.黄土路基填料强度及变形性质研究[D].陕西：长安大学,2004
[13]邵生俊,周飞飞,龙吉勇.原状黄土结构性及其定量化参数研究[J].岩土工程学报,2004,26(4)：531-536
[14]洪毓康.土质学与土力学[M].北京：人民交通出版社,2005：5-40
[15]中华人民共和国行业标准(JTG D50-2006).公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社,2006
[16]中华人民共和国行业标准(JTG D30-2004).公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社,2004
[17]中华人民共和国行业标准(JTG F10-2006).公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社,2006
[18]中华人民共和国行业标准(JTG E40-2007).公路土工试验规程[S].北京：人民交通出版社,2007
[19]刘熙媛,樊申,窦远明等.河北省非饱和土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究[N].河北工业大学学报,2006(3)
[20]卢肇钧.黏性土抗剪强度研究的现状与展望[N].土木工程学报,1999(4)
[21]陶秀珍.承载比试验的初步探讨[N].水利水运科学研究,1995(2)
[22]臧春波,孟万隆.公路路基填料CBR指标的试验应用与研究[N].铁道标准设计,2003(10)
[23]岳惠新,王秀杰.承载比(CBR)试验在高等级公路的应用探讨[N].辽宁交通科技,2004(1)
[24]景宏君,张斌.黄土路基强度规律[N].交通运输工程学报,2004(2)
[25]魏玉峰,胡长智,李有.CBR试验作用机理和影响因素研究[N].华东公路,2006(5)
[26]李贵顺.黄土片区土基参数的研究[N].山西交通科技,1999(4)
[27]秦勤,汪凡文,钱让清.高速公路路基填料CBR试验值的研究[N].交通科技,2007(4)
[28]杨广庆,高民欢,张新宇.高速公路路基填料承载比影响因素研究[N].岩土工程学报,2006(1)
[29]张保俭,杨广庆.土基填料CBR值内在机理及影响因素分析[N].城市道桥与防洪,2005(2)
[30]顾成权,孙艳.土体内聚力随含水量、黏粒含量及干密度变化关系探讨[N].水文地质与工程地质,2005(1)
[31]庞巍,杨广庆,吕鹏.影响公路路基填料CBR试验值的因素分析[N].石家庄铁道学院学报,2006(4)
[32]杨广庆,岳祖润,吕鹏等.细粒土路基填料承载比试验技术要求及影响因素[N].岩土力学,2007(11)
[33]张新财.探讨路基填土CBR值与压实、浸水时间的关系[N].北方交通,2008(7)
[34]申爱琴.陕南陕北地区路基土参数的研究[N].西安公路交通大学学报,1996(4)
[35]戴经梁.压实黄土路基积水入渗规律研究[N].西安公路交通大学学报,1998(3)
[36]马维华.高等级公路土基强度指标及试验分析方法研究[D].湖南：湖南大学,2004
[37]邓露,李向东.路基土的CBR强度与压实度关系的试验研究[N].华中科技大学学报,2005(增刊)
[38]任志会.提高土基填料CBR值技术措施研究[N].石家庄铁道学院学报,2006(增刊)
[39]覃绮平.土基回弹模量影响因素及其相关关系研究[D].陕西：长安大学,2005
[40]张华昌.土基回弹模量影响因素研究[N].中国水运,2006(2)
[41]樊英华,梅满朝,荆冰寅.土基回弹模量、回弹弯沉、现场CBR之间的关系[N].山西交通科技,2001(增刊2)
[42]赵明华,张常耀.路基土回弹模量E0与野外承载比CBR研究[N].湖南大学学报,1993(5)
[43]党进谦,郝月清.含水量对黄土结构强度的影响[N].西北水资源与水工程,1998(2)
[44]孙莉萍,何瑛雄.邵怀高速公路地基土加州承载比与压实度关系研究[N].湖南交通科技,2002(2)
[45]胡龙,陈璋.膨胀土路基CBR值的达标研究.武汉理工大学学报[N],2003(12)
[46]吴侃等.黄土结构特性研究.中国土木工程学会第六届土力学及基础工程学术会议论文集[C].上海：同济大学出版社,1991：568-601
[47]周跃军,张玉东,冯施卓.CBR值室内试验技术的应用.黑龙江交通科技,2000(2)
[48]冯义卿,熊茂东.承载比试验在梨温高速公路的应用[N].华东公路,2002(6)
[49]申爱琴,张登良,胡保存.陕西省路面设计参数研究[N].公路,2001(11)
[50]杨建峰.渭南—潼关高速公路路基填土试验和压实质量的探讨[N].山西交通科技,1998(6)
[51]党进谦,李靖.非饱和黄土的结构强度与抗剪强度[N].西北农业大学学报,2000(5)
[52]邓云潮.土基强度对路面设计计算的影响[N].西安公路交通大学学报,2001(2)
[53]申爱琴.陕西沥青路面典型结构设计参数敏感性分析[N].内蒙古公路与运输,2001(1)
[54]杨有海,王丽琴,苏在朝等.重塑黄土的强度特性及其影响因素的研究[N].兰州铁路学院学报,2003(3)
[55]顾伟杰.黄土填料力学控制指标与标准研究[D].陕西：长安大学,2004
[56]李萍,徐佳祥等.石灰改良黄土路基的CBR试验研究[J].甘肃科学学报,2008,20(4)：74-77
[57]Asphalt Institute.Asphalt overlays for highways and street rehabilitation [M],Manual Series No.17(MS-17). College Park:Asphalt Institute,1983
[58]Transportation Association of Canada.Pavementdesign and management guide [M].Ottawa:TAC,1997
[50]Heukelom,W.Observation on the reology and fracture of bitumens and asphalt mixes[C]. Proceedings,AAPT,Vol.1966:35-50
[60]Lambe T W.A mechanical picture of shear strength in clay[C]//Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soils.Boulder, Colorado:University of Colorado,1960:555-580
[2]陈忠达.高速公路路基填料标准研究[R].河北：河北省大广高速衡大段筹建处,2009
[3]日本道路协会.周庆桐等译.日本沥青路面规范[S].北京：人民交通出版社,1983
[4]屈冉,张大伟,贺睿.路基填料强度(CBR)研究综述[J].内蒙古农业大学学报,2008,29(4)：276-300
[5]王革,孙国杰,李国锋.浸水CBR试验检测路基承载力的探讨[J].山西建筑,2003,29(4)227-230
[6]陈柏年,朱凤艳.CBR试验内在机理研究及影响因素分析[N].交通标准化,2001(1)
[7]饶法强,方怡询.承载比试验制件方法探讨[N].公路与汽运,2002(4)
[8]张奎鸿,李俊.上海地区常用路堤材料CBR值研究[N].上海公报,1998(B12)
[9]汪益敏,张丽娟,苏卫国.加固土的CBR试验研究[N].广东公路交通,2001(S1)
[10]邓学均,黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京：人民交通出版社,2007：10-50
[11]刘祖典.黄土力学与工程[M].西安：陕西科学技术出版社,1997：95-140
[12]姜旺恒.黄土路基填料强度及变形性质研究[D].陕西：长安大学,2004
[13]邵生俊,周飞飞,龙吉勇.原状黄土结构性及其定量化参数研究[J].岩土工程学报,2004,26(4)：531-536
[14]洪毓康.土质学与土力学[M].北京：人民交通出版社,2005：5-40
[15]中华人民共和国行业标准(JTG D50-2006).公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社,2006
[16]中华人民共和国行业标准(JTG D30-2004).公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社,2004
[17]中华人民共和国行业标准(JTG F10-2006).公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社,2006
[18]中华人民共和国行业标准(JTG E40-2007).公路土工试验规程[S].北京：人民交通出版社,2007
[19]刘熙媛,樊申,窦远明等.河北省非饱和土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究[N].河北工业大学学报,2006(3)
[20]卢肇钧.黏性土抗剪强度研究的现状与展望[N].土木工程学报,1999(4)
[21]陶秀珍.承载比试验的初步探讨[N].水利水运科学研究,1995(2)
[22]臧春波,孟万隆.公路路基填料CBR指标的试验应用与研究[N].铁道标准设计,2003(10)
[23]岳惠新,王秀杰.承载比(CBR)试验在高等级公路的应用探讨[N].辽宁交通科技,2004(1)
[24]景宏君,张斌.黄土路基强度规律[N].交通运输工程学报,2004(2)
[25]魏玉峰,胡长智,李有.CBR试验作用机理和影响因素研究[N].华东公路,2006(5)
[26]李贵顺.黄土片区土基参数的研究[N].山西交通科技,1999(4)
[27]秦勤,汪凡文,钱让清.高速公路路基填料CBR试验值的研究[N].交通科技,2007(4)
[28]杨广庆,高民欢,张新宇.高速公路路基填料承载比影响因素研究[N].岩土工程学报,2006(1)
[29]张保俭,杨广庆.土基填料CBR值内在机理及影响因素分析[N].城市道桥与防洪,2005(2)
[30]顾成权,孙艳.土体内聚力随含水量、黏粒含量及干密度变化关系探讨[N].水文地质与工程地质,2005(1)
[31]庞巍,杨广庆,吕鹏.影响公路路基填料CBR试验值的因素分析[N].石家庄铁道学院学报,2006(4)
[32]杨广庆,岳祖润,吕鹏等.细粒土路基填料承载比试验技术要求及影响因素[N].岩土力学,2007(11)
[33]张新财.探讨路基填土CBR值与压实、浸水时间的关系[N].北方交通,2008(7)
[34]申爱琴.陕南陕北地区路基土参数的研究[N].西安公路交通大学学报,1996(4)
[35]戴经梁.压实黄土路基积水入渗规律研究[N].西安公路交通大学学报,1998(3)
[36]马维华.高等级公路土基强度指标及试验分析方法研究[D].湖南：湖南大学,2004
[37]邓露,李向东.路基土的CBR强度与压实度关系的试验研究[N].华中科技大学学报,2005(增刊)
[38]任志会.提高土基填料CBR值技术措施研究[N].石家庄铁道学院学报,2006(增刊)
[39]覃绮平.土基回弹模量影响因素及其相关关系研究[D].陕西：长安大学,2005
[40]张华昌.土基回弹模量影响因素研究[N].中国水运,2006(2)
[41]樊英华,梅满朝,荆冰寅.土基回弹模量、回弹弯沉、现场CBR之间的关系[N].山西交通科技,2001(增刊2)
[42]赵明华,张常耀.路基土回弹模量E0与野外承载比CBR研究[N].湖南大学学报,1993(5)
[43]党进谦,郝月清.含水量对黄土结构强度的影响[N].西北水资源与水工程,1998(2)
[44]孙莉萍,何瑛雄.邵怀高速公路地基土加州承载比与压实度关系研究[N].湖南交通科技,2002(2)
[45]胡龙,陈璋.膨胀土路基CBR值的达标研究.武汉理工大学学报[N],2003(12)
[46]吴侃等.黄土结构特性研究.中国土木工程学会第六届土力学及基础工程学术会议论文集[C].上海：同济大学出版社,1991：568-601
[47]周跃军,张玉东,冯施卓.CBR值室内试验技术的应用.黑龙江交通科技,2000(2)
[48]冯义卿,熊茂东.承载比试验在梨温高速公路的应用[N].华东公路,2002(6)
[49]申爱琴,张登良,胡保存.陕西省路面设计参数研究[N].公路,2001(11)
[50]杨建峰.渭南—潼关高速公路路基填土试验和压实质量的探讨[N].山西交通科技,1998(6)
[51]党进谦,李靖.非饱和黄土的结构强度与抗剪强度[N].西北农业大学学报,2000(5)
[52]邓云潮.土基强度对路面设计计算的影响[N].西安公路交通大学学报,2001(2)
[53]申爱琴.陕西沥青路面典型结构设计参数敏感性分析[N].内蒙古公路与运输,2001(1)
[54]杨有海,王丽琴,苏在朝等.重塑黄土的强度特性及其影响因素的研究[N].兰州铁路学院学报,2003(3)
[55]顾伟杰.黄土填料力学控制指标与标准研究[D].陕西：长安大学,2004
[56]李萍,徐佳祥等.石灰改良黄土路基的CBR试验研究[J].甘肃科学学报,2008,20(4)：74-77
[57]Asphalt Institute.Asphalt overlays for highways and street rehabilitation [M],Manual Series No.17(MS-17). College Park:Asphalt Institute,1983
[58]Transportation Association of Canada.Pavementdesign and management guide [M].Ottawa:TAC,1997
[50]Heukelom,W.Observation on the reology and fracture of bitumens and asphalt mixes[C]. Proceedings,AAPT,Vol.1966:35-50
[60]Lambe T W.A mechanical picture of shear strength in clay[C]//Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soils.Boulder, Colorado:University of Colorado,1960:555-580