【doc】 全风化花岗岩动强度特性研究

【doc】 全风化花岗岩动强度特性研究 全风化花岗岩动强度特性研究 第3O卷第3期 2005年9月 中南公路 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 CentralSouthHighwayEngineering Vo1.30.No.3 Sep.,2005 全风化花岗岩动强度特性研究 李志勇,谢强 (西南交通大学土木工程学院,四川成都610031) [摘要】采用动三轴试验研究了全风化花岗岩的动强度和动模量,分析了动强度和动模量的影响因素. [关键词]全风化花岗岩;动强度;动模量;影响因素 [中图分类号]U416.03[文献标识码]A[文章编号]1002-1205(2005)03—0028—04 DynamicStrengthPropertiesofFullyDecomposedGranite LIZhiyong,XIEQiang (SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,Sich uan610031,China) [Abstract]Thedynamicstrengthandmodulusoffullydecomposedgranitewe reanalyzedwithtriaxial testresults.Alsoanalyzedinthispaperaretheinfluencefactorsofthestrengtha ndmodulus. [Keywords]fullydecomposedgranite;dynamicstrength;dynamicmodulus; influencefactors 花岗岩在我国南方广泛出露,广东占全省总面 积的30%,40%,福建省约占4JD%,香港特别行政 区占30%以上,湖南,广西,江西等省分别占本省总 面积的l0%,20%.全风化花岗岩的主要特点是 云母含量高,结构松散,水稳性差,粘结力小,其路用 工程性质的研究尚未引起足够的重视,许多工程性 质尚没有进行完整的系统研究,因此,其在公路中的 应用受到限制.京珠高速公路l临湘至长沙段,主线 通过72km连续里程的全风化花岗岩地带,联络线 通过22km全风化花岗岩路段.为了保证公路建设 质量,对全风化花岗岩进行动力特性试验研究.根 据动强度的试验结果确定路基的处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,公路通 车2a来路基稳定. 1动三轴试验概况 试验使用13本产DTC一306型伺服动态三轴仪, 采用计算机进行数据采集处理.在进行正式试验 前,对动态三轴仪进行全面的检测,对各种传感器进 行标定.试样直径为35mm,试样高度为试样直径 的2倍. 试样用土的配制按试验 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求进行,按下列 步骤进行加载.第1步,加围压,让试样产生固结, 固结时间为30min.第2步,施加静止轴向应力,以 保证当动荷载作用时不产生拉应力.第3步,当静 轴向应力作用下试样变形稳定后,进行动态试验. 动荷载采用正弦波形,频率为5Hz. 加载次数控制 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 :正常情况下,若试样不产 生破坏,每个试样加载1万次后停止试验.若试样 变形过大,应变大于l5%而产生破坏则中止试验. 图1荷载波形图 Figure1Loadingwaveshape 对k148+220土样共进行了6组,表1是第2组 试验的加载条件.每组4,7个试样的动三轴试验, 试验含水量分2种,含水量为l0.8%是最佳含水 量,含水量为l6.7%接近于饱和状态,它是在饱和 后进行试验,并在试验后测定的含水量值.试验的 压实度均为95%,动荷载采用正弦波形,选择25, 50,100,200kPa共4种围压进行实验并研究低围压 (25kPa)情况下,全风化花岗岩的动强度随围压的 [收稿日期]2004—09—25 [基金项目]交通部优秀青年专业技术人才专项基金(95—05—05一l9) [作者简介]李志勇(1965一),男,湖南祁东人,教授级高工,现任职于湖南省交通科学研究院湖南省交通建设工程重点实验室,主要从事 道路及岩土工程研究. 第3期李志勇,等:全风化花岗岩动强度特性研究29 变化.若试样不产生破坏,每个试样加载1万次后 停止试验.若试样变形过大而产生破坏则中止试 验. 表1s148+220第2组试验条件(W=10.8%,P=95%) Table1Testconditionsofthe2thgroupfors148+220(W: 10.8%.P=95%) k155+020处土样进行了5组,一组试样为饱和 状态,压实度为95%,试后含水量为18.4%.其余 各组的含水量为10.5%,接近于最佳含水量.改变 各组的压实度,分别为85%,90%,93%和95%,分 析不同压实度情况下试样的动强度随压实度的变化 规律. 2全风化花岗岩动变形和动强度 2.1累积残余应变与加载次数的关系 在重复荷载作用下,试样的变形包括弹性变形 和残余变形.残余变形卸载后不可恢复,随加载次 数而累积.图2是k148+020处土样累积残余应变 随加载次数的变化曲线. 3O 25 . 望15 10 5 O —— ?.-Sl480—28 — 1卜Sl480—27 —1卜Sl480—26 — Sl480—23 — Sl480—22 l0lOOlOOOlOOOO 加载次数/N 图2累积应变与加载次数曲线 Figure2Accumulatedstrainversusloadingrepetitions 累积残余应变与加载次数的拟合关系式为: e=a?(1) 式中:e为累积残余应变;N为加载次数;a,卢为试 验系数. 利用式(1)对累积应变与加载次数得到的拟合 参数和相关系数如表2所示. 表2试验参数 Table2Experimentalp~ametem 2.2全风化花岗岩的动强度 取应变1%作为全风化花岗岩所能承受的应 变,在此应变条件下,得到在不同的试验条件下的动 强度曲线(s148—2组),如图3所示,动强度曲线也称 疲劳曲线,使用幂函数式来描述: 口d, l厂=?(2) 式中:k,为试验参数,与试样的压实度,围压有关; O”d,为对应曲线的加载次数下,试样应变不超过1% 所能承受的最大动应力幅值,s148—2组: 口,:216.32N一.?蝴 根据公路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的年限内通过的车辆轴数换算为 标准轴数10以上,以10作为路基填土在使用期限 内所能承受的加载次数,在此加载次数下,得到各组 的动强度如表3所示. z.. R150 .0E 图3动强度线 Figure3Dynamicstren~h 表3允许应变为1%,加载次数为l0.的动强度值 Table3Dynamicstrengthfor1%allowablestrainandloading 试验组别动强度试验组别动强度 k155—063.48s148—392.45 k155—556.16s148—4136.49 k155—449.74s148—5193.Ol k155—741.67s148—634.86 k155—931.48s148—757.o6 s148—266.O8 2.3全风化花岗岩动强度影响因素分析 a.围压的影响.动强度与围压的关系如图4 所示,动强度应力园如图5所示,动粘聚力c= 21.01kPa,动内摩擦角?d=15.27.,静强度c= 25O 200 150 篓loo 蒋50 O 图4k148+220动强度与围压相关关系 Figure4Relationshipbetweendynamicstrengthandconfining pressurefork148+220 30中南公路工程第30卷 日 \ 0 翟 蜜 0100200300400 围压/kPa 图5l【1484-220动抗剪强度曲线 Figure5Dynamicshearstrengthofk148+220 37.2kPa,.=36.19.,可见全风化花岗岩的动抗剪 强度远小于静抗剪强度,随着围压的增大,动强度也 增大. b.压实度的影响.k155+020不同压实度下的 试验结果如图6所示,随着压实度提高,动强度增 加,并用幂函数表示如下: , ,=,f,o,Pf(3) 式中:.,.100为对应压实度为100%的动强度;P为 压实度. 得到:dd. ,=74.722P(4) 图6k155+020动强度与压买度相关关系 Figure6Relationshipbetweendynamicstrengthandcompaction degreefork155+020 c.含水量的影响.在95%的压实度时,k148+ 220和k155+020这2处最佳含水量和饱和含水量 的动强度如表4所示,动强度受含水量的影响较大, 当含水量从最佳含水量上升到接近饱和含水量时, 在围压为25kPa时,k155的动强度降低约50%, k148的动强度降低约48%.在围压为25kPa时, k148的动强度降低38.7%. 表4动强度与含水量的关系 Table4Relationshipbetweendynamicstrengthandwatercontent d.加载次数.花岗岩的初始动强度值,即作用 一 次时,k155—0是206.61kPa,s148—2是216.32kPa, 加载l0次后,动强度分别为63.48kPa和 66.08kPa,基本上是初始强度的1/3,可见,全风化 花岗岩的动强度值随交通重复荷载作用而大幅衰 减. 3全风化花岗岩及水泥稳定土动模量 3.1动模量的概念 土的动模量反映土体在受到动荷载作用时应力 一 应变关系的一个重要力学指标,其定义为动应力 与动变形,之比,即: Ed=o-d/ed(5) 3.2动模量与动应力幅值的关系 针对风化花岗岩动模量的特点,使用线性模型 来描述动模量与动应力幅值的关系,即: E=Ed0一d(6) 式中:E抛,为试验参数;Ed.为当动应力为0时的 试样的动模量,可以理解为试样的原始模量;p动模 量随动应力的变化情况. 各组的拟合参数如表5所示,从相关性来看,尺 除极个别组外,均大于0.8,说明线性模型是合理的. 表5k155各组的拟合参数Edo.值. Table5Valuesoffittingp~ametemE?andfork155 全风化花岗岩在围压25kPa作用下,分别进行 固结排水与固结不排水条件下的循环荷载作用,轴 向应变如图7,图9所示,可见在固结排水条件下 的应变小于固结不排水条件下的应变,且在固结不 排水条件下只要加载500次即很快趋于稳定. 3.3动模量的影响因素分析 a.围压.在压实度,含水量等试验条件基本相 同,各组动模量随动应力幅值的拟合参数E.,p值 随围压的变化如图7所示.随着围压的增加,Ed0, 25O 2OO 妄150 t100 5O 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 006 0.04 0.800.840.880.920.96 03/kPa (b)卢值与围压 图7Ea0,值与围压(s155) Figure7EdoandatdifferentconfiningpressuresforS155 的参数变化均增加,其中Ed0值随围压的变化可用 幂函数方程来描述: Ed0=E(d3/po)(7) 第3期李志勇,等:全风化花岗岩动强度特性研究3l 式中:Eo为试验参数,为围压,P.为无量纲化引入 的大气压力,100kPa. 围压较低时,』9值的变化较大,随围压增加,』9 值的增加速率逐渐降低.这说明,围压越高,动模量 随动应力增加而减少的速度越大. b.压实度.拟合参数E加,值随压实度的变 化如图8所示.E加随压实度增加而增加,值随压 实度增加而减少,说明压实度越大,动模量的初始模 量越大,且随动应力增加而减少的速度越少. C.含水量.当含水量大于最佳含水量时,拟合 参数E.减少,值增加. 120 l00 ? 呈80 \ 60 40 20 0. 140 120 100 80 60 4O 20 5. 0”3/kPa (a)Ed0与压实度03/kPa (b)值与压实度 图8Edo,值与压实度(k155) Figure8Ed0and卢atdifferentcompactiondegreefork155 03/kPa0”3/kPa (a)Ed0与含水量(b)值与含水量 图9Edo,值与含水量(m155) Figure9Ed0and卢atdifferentwatercontentform155 d.加载次数.分析试验结果,每组试验的动模 量随加载次数的变化都存在2种情况.第1种情况 是动模量随加载次数呈波动变化,但总的变化趋势 是随加载次数而增加.第2种情况是动模量随加载 次数首先呈波动变化,但一定次数后随加载次数而 急剧减少.对比累积应变与动模量的变化,出现第 2种情况的试样均是在试样将要产生剪切破坏时才 出现动模量下降的.也就是讲,出现动模量下降意 味着试样将会因累积应变过大而破坏. 4结论 ?全风化花岗岩的累积应变随加载次数而累 积;?全风化花岗岩动强度和动模量随围压增加而 增加;?全风化花岗岩动强度和动模量受含水量的 影响较大,在最佳含水量附近,全风化花岗岩的动强 度和动模量有最大值.接近饱和含水量的动强度比 最佳含水量的动强度低38.7%一50%;?全风化 花岗岩的动模量随动应力增加而减少,全风化花岗 岩的动模量受围压影响较大,随围压增加而增加. [参考文献] [1]张永波,张云.花岗岩残积土工程类型划分体系研究[J].地 球,1997,(2). [2]陈洪江,崔冠英.花岗岩残积土物理力学指标的概率统计分析 [J].华中科技大学,2001,29(5):95,97. [3]陈洪江,崔冠英.花岗岩残积土物理力学指标的概率分布检验 [J].华中科技大学,2001,29(5):9,95. [4]Li,D.,andSelig,E.T.ResilientModulusforFine—grained SubgradeSoilslJJ.J.Geo.Eng.,ASCE,1994,120(6). [5]罗建华.全风化花岗岩路基施工技术研究[J].湖南交通科技, 2002,(4). [6]彭国建.全风化花岗岩路基施工与质量控制[J].湖南交通科 技,2002,(4). [7]郑小龙.花岗岩碎石沥青混合料的路用性能评价[J].中南公路 工程,2004,(2). (上接弟27页) 而流量为:Q=(2n0—1)6q=6.13×10一m/s 所以:日一z=芝l-[-n-4.549一 乏ln(r??r;?r;?r;?A?r)】=0.69m 即在路面中线处地下水位降低0.69m. 4结语 针对低洼平坦地带地下排水设计时所遇到的渗 沟出水El难于布设的问题,根据特殊路段的具体地 质情况,提出了封闭式渗沟的新型地下排水构造型 式,并就封闭式渗沟的主要构造,施工要点做了简要 介绍,重点阐述了封闭式渗沟的水力计算方法.封 闭式渗沟是基于承压排水井的原理,在浅层不透水 层下存在流动显着的承压地下水的路段,可以作为 是解决低洼平坦地带降低地下水的一种有效措施. [参考文献] [1]JTJ018—97,公路排水设计规范[S]. [2]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册(路基)[M].人民 交通出版社,1998. [3]吴桢祥,杨玲霞,李国庆.水力学[M].北京:气象出版社,1994. [4]苑莲菊,李振栓,武胜忠.工程渗流力学及应用[M].北京:中国 建材工业出版社,2001. [5]罗志刚.沥青路面水损害浅析与排水处治措施[J].湖南交通科 技,2002,(4). [6]梁昌巩.海文高速公路排水设计[J].中南公路工程,2003,(4).