文章编号:1009-6825(2010)35-0144-02红砂岩力学性能对路基长期稳定性影响的研究收稿日期:2010-08-28作者简介:罗长林(1975-),男,工程师,湖南佳林建设有限公司,湖南长沙　410000罗长林摘　要:通过红砂岩的抗剪强度试验、C B R 强度试验、渗透试验等室内试验分析了红砂岩填料的工程性质对压实度、水、级配等因素的反应敏感程度,进而研究了红砂岩填料的长期强度衰减对路基长期稳定性的影响。

关键词:红砂岩,路基,稳定性,蠕变中图分类号:T U 452文献标识码:A 红砂岩在我国有着广泛的区域性分布,湖南地区大部分为泥状结构的粘土类岩和粒状结构的碎屑类岩。

这类岩石的工程特性主要表现为:其强度因矿物成分和胶结物质的差异而变化颇大,受水浸湿或在大气环境下受干湿循环的作用,岩石呈块状或粒状崩解碎裂;或软化崩解成土,甚至泥化。

因此,红砂岩作为路用填筑材料容易造成路基沉陷或软化膨胀失稳,承载力降低,路面严重开裂等多种病害。

1　红砂岩填料控制为了保障路基的长期性,须选用合格的填料,满足足够的强度和抗变形能力,如透水的砂性土、碎石土等,在路基填筑前对路基填料进行基本试验与分类处理。

红砂岩种类复杂,为了便于红砂岩的路用性质归纳和总结,采用浸水试验,根据24h 后试样的崩解情况将红砂岩石进行分类,见表1。

表1　湘南红砂岩分类岩石类型Ⅰ类岩Ⅱ类岩Ⅲ类岩天然密度/g ·c m -32.452.392.49天然含水量/%7.885.120.81土粒相对密度2.762.752.75天然干密度/g ·c m -32.272.262.49孔隙比0.20350.20020.1127抗压强度/M P a 0.238.5123.46水理特性泥状崩解块状崩解不崩解2　红砂岩填料长期性能2.1　红砂岩工程性质1)红砂岩击实土的抗剪强度。

含水量的变化,对三轴抗压强度的影响较大,饱和试样的三轴强度比最佳含水量试样的强度大幅度降低。

红砂岩小于2m m 粉碎样三轴固结不排水抗剪强度曲线表明:饱和试样的粘聚力C=120k P a ,内摩擦角φ=17°,最佳含水量试样的粘聚力C=314k P a ,内摩擦角φ=20°。

通过比较可以看出,饱和试样的粘聚力约为最佳含水量试样的38%,降低了62%;饱和试样的内摩擦角比最佳含水量试样低约15%。

说明含水量的变化对三轴固结不排水试验试样的粘聚力影响较大,而对内摩擦角影响相对较小(见图1)。

三种不同级配的直剪试验结果表明87%,90%,93%,95%,98%压实度时,试样粘聚力的变化范围分别为54k P a ～119k P a ,62k P a ～136k P a ,66.87k P a ～201.97k P a ,69.77k P a ～230.15k P a ;三组试样内摩擦角的变化范围分别为20°～31.65°,25°～31.2°,28.8°～46.28°,34.98°～58.45°(见图2)。

总体上试样的抗剪强度指标随着压实度的增加而呈现逐渐增加的趋势,98%压实度时的粘聚力约为87%压实度时的1.29倍～1.93倍,内摩擦角为1.75倍～1.85倍,随压实度的变化,粘聚力变化的起伏较大,而内风压f 1在一瞬间大于中间层的压力f 2到达一定时间后f 1=f 2,中间层空气压力和穿孔铝板外的压力相等,雨水在自重作用下下落到地面排出。

当瞬时外风压把雨水从铝板孔带入中间层后碰到内层玻璃幕墙上,由于形成的缝隙皆注以耐候硅酮密封胶。

所有的缝已堵塞,故保证雨水不能从立面上渗入室内。

由于本幕墙为双层幕墙,因而增加幕墙施工面积(是单层幕墙的2倍),但从其长远使用时的安全性、节能、功能来看还是值得的。

幕墙工程即使有完善的、合理的设计,有切实可行的施工方案,还需要配备强有力的管理人员及素质高的有经验的施工队伍,这样才能把完善、合理的设计变为现实。

O n c h a r a c t e r i s t i c s o f c u r t a i n w a l l o f e n t e r p r i s e p a v i l i o ni n S h a n g h a i E X P Ob y S t a t e G r i d C o m p a n yJ I T o n g -t i a nA b s t r a c t :T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c u r t a i n w a l l o f e n t e r p r i s e p a v i l i o n i n S h a n g h a i E X P Ob y S t a t e G r i d C o m p a n y ,a n d i n d i c a t e s f r o mt h e s a f e t y o f t h e c u r t a i n w a l l ,t h e e n e r g y -s a v i n g ,t h e e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n ,t h e c o m f o r t ,a n d t h e b e a u t y ,s o a s t o m a k e t h e c u r t a i n w a l l b e m o r e p e r f e c t a n d r e a s o n a b l e ,s o t h e c u r t a i nw a l l c a n b e f u r t h e r a p p l i e d .K e yw o r d s :g l a s s c u r t a i nw a l l ,s o l a r e n e r g y P Vp a n e l ,c h a r a c t e r i s t i c s·144·第36卷第35期2010年12月 山西建筑S H A N X I A R C H I T E C T U R E V o l .36N o .35D e c .　2010 DOI :10.13719/j .cn ki .cn14-1279/tu .2010.35.019摩擦角的变化起伏较小。

2)红砂岩填料的C B R 强度。

对细粒填料进行了不同压实度下的C B R 试验,得到其随压实度变化曲线,随着压实度的增加,试样的C B R 强度呈现明显增加的趋势。

相同压实度情况下,浸水前后C B R 值变化较大,其差值也随着压实度的增加而增大,87%压实度时降低了37%,95%压实度时达到53%,100%压实度时则达到85%,说明红砂岩填料的水稳定性较差(见图3)。

3)红砂岩填料的渗透特性。

级配1和级配3的渗透系数随压实度的变化。

随着压实度的增加,渗透系数逐渐减小,表明压实度对填料孔隙和渗透系数的控制作用。

随着级配的变化,试样的渗透系数的绝对大小也在发生着变化,级配3(C u =5,C c =1.25,估算值)试样的级配总体上比级配1(C u =4.5,C c =0.89,估算值)试样要好,因此,其渗透系数明显低于级配1试样,说明填料的级配对其渗透性的影响很大。

但是对于红砂岩来说,由于岩石的低强度和水稳定性差,在压实作用和雨水下渗等因素的作用下,初始填石块体会发生崩解、破碎、流失等现象,使得填筑前后路基填料的级配特征明显不同(见图4)。

2.2　红砂岩压实土的长期稳定性1)红砂岩单轴压缩蠕变。

流变曲线可分为三个阶段:初始流变阶段(Ⅰ)、稳态流变阶段(Ⅱ)、加速流变阶段(Ⅲ)(见图5)。

2)红砂岩粉碎土各级加载下剪切蠕变试验。

蠕变曲线见图6。

3　结语1)红砂岩填料的工程性质对压实度、水、级配等因素反应敏感。

随着含水量的增加,填料的单轴抗压强度、抗剪强度、C B R 强度都呈逐渐减小的趋势。

随着压实度的增加,填料的单轴抗压强度、抗剪强度、C B R 强度都呈逐渐增加的趋势,渗透系数逐渐减小。

三轴饱和试样粘聚力约为最优含水量试样的38%,降低了62%,饱和试样的内摩擦角比最优含水量试样低约15%。

饱水情况下C B R 比浸水前降低30%～70%。

压实度0.95试样的粘聚力比压实度0.90试样的粘聚力平均高10k P a ,摩擦角高4°。

压实度为1时,浸水后C B R 值为浸水前的85%,压实度0.95时为53%,压实度0.87时为37%。

压实度的增加能较大改变红砂岩填料的渗透系数。

初步试验表明,在一定级配下,压实度0.94填料的渗透系数仅有压实度0.91填料渗透系数的20%～30%。

2)初步研究数据表明,水的作用引起的红砂岩力学性质的变化情况十分明显,路基的水稳性是当前公路修建中亟待妥善解决的重要问题。

3)初步蠕变试验阶段成果表明,红砂岩填料的长期强度呈现初期衰减趋势,仅三个月的时间内,红砂岩粉碎土单轴抗压强度衰减到85%左右,其后进入稳定期。

红砂岩粉碎土的剪切强度没有明显衰减。

表明红砂岩填料强度的衰减将影响到路基的长期稳定。

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