【摘要】：近些年國家在西南地區(qū)規(guī)劃大量的新建、改擴(kuò)建機(jī)場項(xiàng)目。而這些規(guī)劃的、在建的機(jī)場主要分布在川渝紅層地區(qū),不可避免的都涉及到了紅層軟巖的土石方工程。本文依托樂山機(jī)場,在機(jī)場巖土工程勘察工作基礎(chǔ)上,通過擊實(shí)試驗(yàn),分析了不同粒度組成下泥巖填料的破碎分形特征及其對填料擊實(shí)特性的影響;之后結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求,設(shè)計(jì)了泥巖填料在不同含水率、不同壓實(shí)度、不同粒度組成條件下的中型剪切試驗(yàn),來研究樂山機(jī)場泥巖填料的強(qiáng)度特性,并提出相關(guān)參數(shù)與建議供機(jī)場設(shè)計(jì)、施工參考。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析主要獲得以下結(jié)論:(1)擊實(shí)(壓實(shí))過程使得泥巖粗粒料(?5mm)整體破碎,含量減少,細(xì)粒料增加,整體級配普遍得到改善。當(dāng)含水率一定時,擊實(shí)后粗粒含量(P5L)和破碎率(Bg)隨著擊實(shí)前初始粗粒含量(P5F)的增大而呈線性增長趨勢。當(dāng)P5F一定時,P5L、Bg隨著含水率的增加而增加,含水率超過10%后,Bg將趨于平緩。(2)泥巖粗粒填料的重型擊實(shí)曲線并非呈單一的單峰曲線,更多的是呈現(xiàn)雙峰型,且一般高含水率峰值較低含水率峰值稍大。結(jié)合泥巖顆粒破碎特征認(rèn)為,破碎變化是引起擊實(shí)曲線呈雙峰的根本原因,且隨含水率增加(ω10%),泥巖顆粒隨之軟化,顆粒破碎更加明顯,空隙也更容易被細(xì)粒土擠密,使干密度增加。此外,隨粗粒含量P5F增加,填料最大干密度隨之增加,當(dāng)P5F=90%,獲得泥巖填料最大干密度2.18g/cm3,最優(yōu)含水率10.61%。(3)泥巖碎石填料是一種良好的分形材料,擊實(shí)后填料破碎分形維數(shù)(D)為2.4285-2.5628�；谔盍系钠扑榉中尉S數(shù)分別建立其與級配(Cu)、擊實(shí)前后粗粒變化量(△P)、破碎率(Bg)及峰值干密度(ρmax)等相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)都在2.48D2.53處,P5變化量最大,破碎率最高,擊實(shí)后級配優(yōu)良,且干密度最大。(4)剪應(yīng)力 剪切位移曲線表明,剪應(yīng)力峰值一般分布在剪切位移Lτp=2-5mm間,且隨正應(yīng)力增加,峰值剪應(yīng)力增加。一般在剪切位移到達(dá)峰值剪應(yīng)力前,剪應(yīng)力與剪切位移呈線性增加關(guān)系。之后,在低正應(yīng)力時,剪應(yīng)力隨位移增加不會發(fā)生顯著減小,而是趨于穩(wěn)定在該正應(yīng)力下的殘余強(qiáng)度;高正應(yīng)力時,先是剪應(yīng)力隨剪切位移增加而顯著降低,之后再逐漸趨于穩(wěn)定在相應(yīng)正應(yīng)力的殘余強(qiáng)度值附近。(5)泥巖填料在飽水作用下,泥巖粗粒的水巖軟化作用,使得填料的抗剪強(qiáng)度顯著降低,但由于沿剪斷面由于泥巖粗顆粒分擔(dān)了大部分剪應(yīng)力而被剪碎,在一定程度上提高了泥巖填料的抗剪強(qiáng)度,使得即便在飽和狀態(tài)下,泥巖填料依然保持較高的內(nèi)摩擦角(33.58°)。泥巖填料隨壓實(shí)度的提高,抗剪強(qiáng)度變大,且壓實(shí)度越高增長速率越快,在85%-98%壓實(shí)度下的內(nèi)摩擦角的增加幅度更為顯著。泥巖填料的抗剪強(qiáng)度隨P5L而變化,隨P5L變大,粘聚力降低,內(nèi)摩擦角增大,隨之相應(yīng)的變化速率也越大。(6)合理設(shè)計(jì)施工條件下,泥巖填料的抗剪強(qiáng)度和地基承載力能夠滿足機(jī)場建設(shè)需求。但由于泥巖填料軟化性明顯,以及填方邊坡對內(nèi)摩擦角的敏感性高等因素影響,在復(fù)雜的溝谷地段填方時應(yīng)把控好泥巖填料含水率在10%左右,且做好防水措施,同時適當(dāng)提高壓實(shí)度來增強(qiáng)填筑體的內(nèi)摩擦角,以保證填方邊坡穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2583691