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1、無粘性粗粒土壓實特性探究 【摘要】：無粘性粗粒土因其強度高，透水性好是一種良好的筑路材料，但因填料粒徑大，均勻性差，不易被壓實，且碾壓后的施工質(zhì)量難以檢測評定，工程中常將其棄之不用而采取借土方案來修筑路堤，造成公路建設(shè)費用增加和生態(tài)-環(huán)境破壞。通過對無粘性粗粒土的壓實特性研究，以便使其能夠在工程中很好的應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】：無粘性粗粒土壓實特性壓實方法中圖分類號：TU66文獻標識碼：A文章編號：1引言國道311魯山沙河大橋引線工程（K487+200～K492+200）位于魯山縣樓張鎮(zhèn)，全長5km，其中沙河大橋長760米，沿線地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜。在
2、沙河大橋附近分布較多的無粘性粗粒土，特別是引線工程K490+120～K490+350段深挖路塹所產(chǎn)生的大量以玄武巖為主的石料，若全部廢棄，借土填筑路堤，不僅對生態(tài)旅游區(qū)的環(huán)境造成較大的影響，而且將增加工程費用。為實現(xiàn)填挖平衡以及少占耕地，減少投資，設(shè)計與施工中將大量的挖方無粘性粗粒填料利用到路堤填筑，可避免大量借土和棄方。為了能夠使用這些天然材料，節(jié)約資金，就需要對其壓實特性進行研究。82影響壓實的主要因素影響無粘性粗粒土壓實的因素很多，主要有壓實功能、最大粒徑、級配、顆粒形狀等。（1）壓實功能室內(nèi)試驗和現(xiàn)場碾壓試驗都說明隨著壓實功能增加，干密度
3、的增加不與壓實功能的增加成線性比例，隨壓實功能的增加，干密度迅速增大；但當壓實功能增至某值以后，干密度的增加率減小，壓實效果降低。單靠增加壓實功能來提高干密度是不經(jīng)濟的，實際施工時應(yīng)注意這一規(guī)律，選擇經(jīng)濟合理的壓實功能，據(jù)此選擇出合適的壓實機械和壓實方法。（2）壓實方法壓實方法不同，施加于土體上作用力的大小及作用原理不同，壓實效果也不同與采用夯實法時，土體受的是沖擊力；當采用平碾碾壓時，土體承受的是碾的重量；當采用振動碾時，土體還要承受振動力。實踐證明，對于無粘性粗粒土，在一定的靜荷載和動荷載聯(lián)合作用下，才能達到較好壓實，振動法壓實效果最好，而且
4、鋪土厚度可以提高，因此功效高。（3）最大粒徑W.I.Low和C.Senet（1973）、史彥文（1981）等根據(jù)試驗資料得出結(jié)論，干密度隨最大粒徑增加而增加。（4）可壓實性8在級配良好的粗粒土中，壓實比F較大，這種土易于壓實。在均勻粗粒土中，壓實比F較小，這種土不易于壓實。（5）顆粒級配顆粒級配直接影響粗粒土的壓實難易與干密度大小，試驗數(shù)據(jù)表明，凡不均勻系數(shù)Cu值大、曲率系數(shù)Cc在1～3左右，級配良好的粗粒土，其可壓實性F均較大，最大干密度較大。3壓實方法粗粒土壓實的施工過程中，采用的壓實方法有人工夯、機械夯、振動夯和拖拉機、平碾、汽胎碾、凸塊碾
5、、振動凸塊碾、振動平碾、重型振動平碾等。其中碾壓機械分為自行式和牽引式兩種。人工夯因勞動強度高、效果不理想，除早期施工和某些小型的土石方工程中仍有應(yīng)用以外，工程中已較少采用，目前粗粒土路基工程壓實中多采用機械壓實的方法。如對風(fēng)化石料、礫石土多采用凸塊振動碾；對砂卵石、堆石等無粘性粗粒土和超粒徑粗粒土多采用振動平碾和重型振動平碾；對公路路基工程多采用操作靈活的自行式振動碾；對填方量較大的情況，多采用牽引式振動碾。牽引式碾壓機械具有碾重量大，壓實效果好，攤鋪厚度可以增大，工效高等優(yōu)點。8對于以上的壓實方法和設(shè)備，將其壓實原理歸結(jié)為三類，即靜壓、沖擊和
6、振動(快速連續(xù)沖擊)。它們對粗粒土的作用和壓實原理如圖1所示，人工夯、機械夯、振動夯為沖擊作用；拖拉機、平碾、凸塊碾、汽胎碾屬靜壓作用；凸塊振動碾、振動平碾是振動、靜壓聯(lián)合的快速連續(xù)沖擊作用。壓實試驗證明，在靜壓、沖擊或振動產(chǎn)生的快速連續(xù)沖擊等外力的作用下，土體中壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力的大小，決定著壓實機械下面不同深度粗粒土的壓實程度。圖1不同壓實方法的壓實原理1．振動碾壓根據(jù)已有的調(diào)查資料和現(xiàn)場試驗資料分析，振動碾具有靜壓碾不可比擬的優(yōu)越性，它的攤鋪厚度大，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，是一種良好的壓實機械。對于粗粒土路基的施工，更能顯示出其優(yōu)越性。在試驗
7、現(xiàn)場，用18t自行式鋼輪振動壓路機和牽引式30噸的重型鋼輪振動壓路機對試驗路進行碾壓，可以明顯看出后者的工程進度和壓實效果要比前者顯著的多。所以，對于粗粒土路基的壓實，特別是對超重載下粗粒土路基的壓實，采用重型的振動碾壓機械進行碾壓，對確保壓實質(zhì)量和提高工程進度是非常有利的。2．沖擊壓實沖擊力是以壓力波的形式，從土體的表面?zhèn)髦镣馏w的內(nèi)部，從而在土體深處產(chǎn)生較大的應(yīng)力。尤其近年來用強夯或超強夯在粗粒土路基工程中的應(yīng)用，壓實影響深度可深8達數(shù)米，相比之下，沖擊荷載比靜壓荷載對粗粒土路基產(chǎn)生的作用要大，但其作用的面積相對機械壓實而言要小。圖2示沖擊壓實
8、機的基本原理。沖擊壓實機以其靜能量來標定,能量按下式以千焦爾計算：E=mgh式中,E———能量,kJ;m———動力部件的質(zhì)量,kg;g—
