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资料名称:	广西膨胀土公路修筑技术研究与应用1/2
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广西膨胀土地区公路修筑技术研究与应用示范
项目研究报告
长沙理工大学
2011年10月  doc共271页

摘要：
针对膨胀土路基处治这一世界性技术难题，本项目借鉴西部膨胀土成套技术项目已取得的研究成果，以广西百色-隆林高速公路膨胀土路段为主要应用示范工程，进一步开展了膨胀土路堤物理处治和路堑边坡柔性支护处治新技术的推广应用。通过修筑路堤实体工程，深入开展直接用膨胀土填筑下路堤的理论研究，进一步完善了平衡含水率理论，对物理处治路堤的长期工作性能做出合理的评价；基于实际监测和观察的膨胀土路堑边坡变形及破坏资料，深入研究土体温度、含水率及胀缩变形之关系和变化规律，获得堑坡胀缩活动带滑坡体的形态要素特征，进而建立了膨胀土堑坡滑坍破坏的双层滑动模式；用新的分析方法和技术手段深入分析现场检测数据，进一步完善了干湿循环显著影响区的相关理论及快速勘测方法；通过大量的相关室内外试验和示范工程修建，进一步验证了膨胀土填料三指标分级分类体系的合理性和适用性以及土工格栅加筋柔性支护治理膨胀土堑坡的普遍有效性。研究成果在南、北方膨胀土分布区高速公路建设中推广应用，均取得良好的工程、经济和生态环保效益。

第1章	前言	1
1.1	项目概况	1
1.2	推广项目需解决的问题	5
第2章	非饱和膨胀土水力和力学性质试验研究	7
2.1	试验仪器和方法	7
2.1.1	基于轴平移技术的一维应力控制式压力板仪	8
2.1.2	基于渗析技术的改进固结仪	9
2.1.3	基于湿度平衡技术的改进固结仪	12
2.1.4	基于轴平移技术的非饱和土直剪仪	15
2.2	试样和试验方案	18
2.3	大吸力变化范围内应力相关土水特性试验结果与分析	20
2.3.1	不同竖向净法向应力状态下膨胀土随吸力变化的胀缩特性	21
2.3.2	不同竖向净法向应力状态下膨胀土重量含水率随吸力变化特性	25
2.3.3	不同竖向净法向应力状态下膨胀土体积含水率随吸力的变化	27
2.4	非饱和膨胀土抗剪强度特性试验结果与分析	30
2.5	本章小结	34
第3章	包盖膨胀土路堤与大气相互作用的数值模拟	36
3.1	膨胀土与大气相互作用的界面模型	36
3.1.1	水量平衡方程	36
3.1.2	能量平衡方程	38
3.1.3	水流边界条件	39
3.1.4	温度边界条件	39
3.2	膨胀土中水-热流动控制方程和应力应变关系	40
3.2.1	水分流动控制方程	40
3.2.2	热量流动控制方程	42
3.2.3	土体的本构模型	43
3.3	膨胀土与大气相互作用控制方程的有限元求解	44
3.4	大气和行车荷载作用下包盖膨胀土路堤性状的数值模拟	45
3.4.1	包盖膨胀土路堤几何模型	45
3.4.2	初始条件和边界条件	46
3.4.3	包盖路堤填料热物理力学参数及边坡植被生理参数	48
3.4.4	包盖膨胀土路堤与大气相互作用数值模拟结果及分析	52
3.5	本章小结	54
第4章	膨胀土路堑边坡双层活动带及其破坏模式研究	56
4.1	台阶式滑坡地质模型的研究	56
4.1.1	风化带层状胀缩结构面对路堑边坡滑坡破坏的控制作用	56
4.1.2	膨胀土路堑边坡胀缩活动带的台阶式滑坡地质模型	59
4.2	胀缩活动带的结构面控制理论研究	60
4.2.1	胀缩结构面的定义及分级分类研究	61
4.2.2	胀缩结构面形态要素的统计测量方法	63
4.2.3	胀缩结构面形态要素测量统计结果	65
4.2.4	胀缩活动带相对胀缩活动程度的评价指标及分析	67
4.2.5	层理结构面产状对路堑边坡活动带胀缩变形活动的控制性	76
4.3	胀缩活动带钻孔测斜监测及滑坡模式的验证	78
4.3.1	观测场地地质与气候条件与观测方案	79
4.3.2	开挖坡体侧向相对位移监测结果	81
4.3.3	X与Y方向坡体侧向变形的时间演化特征分析	82
4.3.4	X方向与Y方向坡体侧向变形特征的对比分析	84
4.3.5	开挖坡体坡表相对位移特征的监测分析	86
4.3.6	胀缩活动带半定量滑坡破坏模式的构建	88
4.4	胀缩活动带的浅井原位监测研究	95
4.4.1	胀缩活动带变形监测的浅井位移计法	95
4.4.2	浅井位移计法观测结果	98
4.4.3	开挖坡体变形的时间效应统计分析的基本思路	100
4.4.4	开挖坡体变形的时间效应的具体统计分析步骤	101
4.4.5	双层胀缩活动带时效统计模式的构建实例	103
4.5	本章小结	124
第5章	干湿循环影响区深度的快速测试方法研究	125
5.1	干湿循环显著影响区深度的吸力测试法	125
5.2	膨胀土干湿循环显著影响区的快速测定方法研究	131
5.2.1	膨胀土锥落度与含水量关系的实验研究	132
5.2.2	标准贯入试验用于干湿循环影响区测定的研究	133
5.3	膨胀土路堑边坡剧烈活动带深度的各种估算方法评述	138
5.3.1	快速估测方法评述	138
5.3.2	各种测试方法估测结果及其对比分析	139
5.4	膨胀土路堤边坡胀缩活动带深度的观测研究	141
5.4.1	测点的布置及观测方法	141
5.4.2	观测数据的统计分析结果	141
5.5	膨胀土干湿循环显著影响区的快速勘测方法	145
5.5.1	干湿循环显著影响区快速勘测方法的测试原理分析	145
5.5.2	干湿循环显著影响区快速勘测新方法	147
5.6	本章小结	149
第6章	膨胀土填料三指标分类体系的合理性验证	150
6.1	百色至隆林高速公路基本土性试验结果及分析	151
6.1.1	四塘匝道处土样基本性质试验结果	151
6.1.2	K173和K154处土样基本性质试验结果	152
6.1.3	击实试验结果	153
6.1.4	强度试验	157
6.1.5	路用性能评价	164
6.2	南宁外环公路基本土性试验结果及分析	164
6.2.1	基本性质试验结果	167
6.2.2	击实试验结果	171
6.2.3	强度试验	174
6.2.4	路用性能评价	183
6.2.5	土样的变形性质	184
6.3	本章小结	186
第7章	推广应用示范工程	187
7.1	百色至隆林高速公路	187
7.1.1	四塘互通立交原方案及修改方案	187
7.1.2	膨胀土直接填筑下路堤实体工程	189
7.1.3	路堑边坡设计方案	200
7.1.4	路堑边坡的实施	205
7.1.5	百隆路膨胀土路堑柔性支护处治效果	215
7.2	北京西六环	216
7.2.1	路堑边坡柔性支护设计方案	216
7.2.2	西六环膨胀岩（土）柔性支护的施工方案	224
7.2.3	北京西六环膨胀岩（土）深路堑处治效果	228
7.3	叶舞高速公路	229
7.3.1	路堑边坡的实施	230
7.3.2	叶舞高速公路松散堆积体处治效果	233
7.4	南宁外环公路	233
7.5	本章小结	238
第8章	经济、社会和环境效益及推广应用前景	240
8.1	经济效益分析	240
8.1.1	广西百色至隆林高速公路	240
8.1.2	北京市西六环高速公路	241
8.1.3	南宁外环高速公路	243
8.2	社会、环境效益及推广应用前景	246
主要研究结论	247
致谢		249
参考文献		250