华电长沙电厂铁路膨胀土路堤石灰改良的试验研究

论文摘要

本学位论文介绍了膨胀土地基对工程建设的危害，分析了膨胀土主要性质，讨论了用膨胀土作为路基填筑材料存在的主要问题，提出了解决方案。结合华电长沙电厂铁路专用线Ⅱ标沿线地区的膨胀土样进行了室内土工试验，得到了天然的含水率、液限、塑限、自由膨胀率等一些室内试验指标。以生石灰作为改良剂对膨胀土进行了性质改良。进行了素土、改良土的击实试验、CBR试验、有、无荷膨胀率试验、膨胀力试验、不同龄期的石灰土无侧限抗压强度试验和抗剪强度试验等，并用有限差分法对试验结果进行分析验证，较系统研究了石灰改良膨胀土的工程性质。具体内容如下：(1)在完成了典型路段的土质调查基础上，系统分析国内外已有膨胀土的主要判别分类方法及其优缺点，提出了针对本工点的膨胀土判别指标和分类标准。确定了膨胀土路堤填料改良的试验方案。(2)阐述了膨胀土的基本工程性质和掺石灰后的改良膨胀土的机理。(3)研究了天然膨胀土和石灰改良土的最优水率、最大干密度变化规律，无侧限抗压强度的变化规律及抗剪强度规律，得到石灰改良土的强度特性。(4)研究素土、石灰改良土的有、无荷膨胀率以及膨胀力的变化规律，并采用胀缩总率对石灰改良膨胀土进行评价。(5)采用快速拉格朗日有限差分法对不同掺灰量(包括不掺灰)的膨胀土路堤边坡的稳定性进行计算分析，一方面对室内试验结果进行验证，另一方面初步获取不同掺灰量(包括不掺灰)的膨胀土路堤边坡的变形破坏规律。(6)根据前人的成果和本论文的研究成果，针对膨胀土在路基处理应用中存在的不足和有待解决的问题，本文针对长沙电厂铁路专用线工程研究并总结提出了石灰改良膨胀土路堤的施工工艺和技术要求，并提出一些合理的建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义和问题的提出
• 1.2 膨胀土研究现状
• 1.2.1 膨胀土的判别分类
• 1.2.2 膨胀土的胀缩机理
• 1.2.3 膨胀土的强度特性
• 1.2.4 膨胀土的变形特性
• 1.3 改良土填筑路基国内外研究现状
• 1.4 工程概况
• 1.4.1 工程地质特征及气候特征
• 1.4.2 沿线膨胀土分布
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 膨胀土的工程特性及其判别与分类
• 2.1 概述
• 2.2 膨胀土判别与分类方法的研究现状
• 2.2.1 按国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJI12-87）判别
• 2.2.2 按最大胀缩性指标进行分类
• 2.2.3 按塑性图判别分类
• 2.2.4 按多指标综合判别分类
• 2.2.5 南非威廉姆斯分类标准
• 2.2.6 按《公路路基设计规范》（JTJ013—95）分类
• 2.2.7 矿物鉴别法
• 2.2.8 美国垦务局法（USBR法）
• 2.3 国内对膨胀土胀缩等级分类方法的研究
• 2.3.1 柯尊敬标准
• 2.3.2 李生林的塑性图分类法
• 2.4 我国现行规范中的膨胀土分类标准
• 2.4.1 《膨胀土地区建筑技术规范GBJ112-87》的膨胀土分类标准
• 2.4.2 交通部《公路路基设计规范JTJ013-95》标准
• 2.4.3 交通部《公路路基设计规范JTGD30-2004》标准
• 2.4.4 铁道部《铁路工程特殊岩土勘察规范TB10035-2002》标准
• 2.5 膨胀土胀缩指标分析
• 2.6 用标准吸湿含水率对长沙电厂专用线铁路膨胀土进行分类
• 2.6.1 标准吸湿含水率的定义
• 2.6.2 标准吸湿含水率与膨胀土矿物成分、物化性质之间的关系
• 2.6.3 膨胀土试样简介
• 2.6.4 试验装置
• 2.6.5 试验步骤
• 2.6.6 试验结果
• 2.7 本章小结
• 第三章 土质改良方案的选择及石灰改良试验方案设计
• 3.1 土质改良方案的选择
• 3.1.1 对换填方案的初步分析
• 3.1.2 化学改良分析
• 3.1.2.1 改良用掺加材料的选择
• 3.1.2.2 石灰改良土的性质
• 3.2 石灰改良膨胀土的试验方案设计
• 3.2.1 试验内容
• 3.2.2 试验材料说明
• 3.3 试验方案设计
• 第四章 石灰改良膨胀土的室内试验结果及分析
• 4.1 基本物理性质试验研究
• 4.1.1 自由膨胀率试验击实试验
• 4.1.2 土粒比重试验
• 4.1.3 颗粒分析试验
• 4.1.4 界限含水量试验
• 4.2 强度力学性质试验研究
• 4.2.1 击实试验
• 4.2.2 CBR试验
• 4.2.3 无侧限抗压强度试验
• 4.2.4 抗剪强度试验
• 4.3 胀缩性试验研究
• 4.3.1 膨胀土的胀缩变形机理
• 4.3.2 有荷膨胀量试验
• 4.3.3 无荷膨胀量试验
• 4.3.4 收缩试验
• 4.3.5 采用胀缩总率对石灰改良土评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于FLAC2D的石灰改良膨胀土路堤边坡稳定性分析
• 5.1 应用快速拉格朗日法分析边坡的稳定性
• 5.1.1 FLAC的特点及计算原理
• 5.1.2 FLAC的计算方程
• 5.2 强度折减法评价滑坡危险性分析
• 5.2.1 强度折减计算原理
• 5.2.2 破坏标准
• 5.3 FLAC2D建模及参数选取
• 5.3.1 计算的工况选择
• 5.3.2 计算模型的建立
• 5.3.3 土体参数的选取
• 5.4 基于FLAC2D的膨胀土路堤稳定性分析
• 5.4.1 工况1计算结果与稳定性分析
• 5.4.2 工况2计算结果与稳定性分析
• 5.4.3 工况3计算结果与稳定性分析
• 5.4.4 改良前后的膨胀土路堤稳定性对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 石灰改良膨胀土填筑工艺研究
• 6.1 概述
• 6.1.1 改良土的施工质量控制
• 6.1.2 改良土的材料要求
• 6.2 改良土的施工工艺
• 6.2.1 施工工艺流程
• 6.2.2 机械配置
• 6.2.3 施工组织与作业段划分
• 6.3 质量控制
• 6.4 效果检测
• 第七章 结论和建议
• 7.1 本文主要工作
• 7.2 本文主要结论
• 7.3 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间论文发表及参与科研情况