湿化效应对高填方红土路基变形影响及控制研究结题摘要

红土在江西广泛分布，被大量用作路堤填料，红土浸水湿化对路基变形影响不可忽视。项目通过GDS非饱和土三轴仪、全自动控制三轴仪及压力板仪等开展了红土湿化变形的三轴试验，研究了不同填筑干密度、粘土矿物含量、湿化应力路径、部分湿化等条件下湿化变形特性，以及非饱和红土土-水特性及强度变化规律，取得了一系列研究成果；通过试验获得了部分湿化变形与应力状态及饱和度的关系式，建立了非饱和土扩展非线性弹性本构方程；同时从热力学理论及液桥计算模型角度，提出了不等径土颗粒组合微观模型下的土-水特征曲线理论解，并结合突变理论从理论上建立了反映湿化效应的湿化变形本构关系，即建立了含水率、基质吸力、湿化变形这三者之间的关系式；编制了可考虑部分湿化变形、强度随含水率变化的饱和—非饱和渗流及应力变形有限元程序。数值模拟了路基浸水下湿化效应对路基沉降变形的影响规律，并与室内路基模型试验结果进行对比；分析了填筑干密度、浸水高度、粘土矿物含量、路堤高度等对路基沉降变形规律。结果表明填筑压实度（干密度）对湿化变形影响较大；红土性质对湿化变形影响也大，压实度相同情况下液限相对较高红土湿化变形大；相同浸水高度下路堤越高产生的湿化变形越大；浸水高度越高产生的湿化变形也越大；结论对红土地区路基设计及施工具有重要的指导意义。 2100433B

基于土体浸水湿化会同时引起其湿化变形及其强度变化的观点，研究湿化效应对高填方红土路基变形影响。首先从试验上开展土体湿化效应试验研究，包括红土湿化变形三轴试验、非饱和红土强度试验及降雨或浸水工况下红土填方路基室内大尺寸模型试验；研究干密度、初始含水率及级配等物理特性对湿化变形及强度变化影响规律，研究反复湿化、部分湿化及减荷条件下湿化引起的湿化变形特征，建立非饱和红土湿化变形以及非饱和红土强度定量表达式；其次从理论上研究湿化效应影响下饱和-非饱和土体渗透固结规律，建立能考虑土体湿化变形以及非饱和土强度随含水率变化的饱和-非饱和渗透固结耦合方程，研究其在岩土工程有限元计算中应用方法，完成相应有限元计算编程；利用开发程序分析湿化效应作用下路基的变形规律以及路基干湿状况、填筑干密度、填筑含水率、颗粒级配及车辆荷载等因素对路基沉降变形影响；根据数值分析成果与室内模型试验结果，提出相应变形控制措施。

结合三峡库区新城建设中高填方工程及库岸保护工程、边坡支护工程实际，选取有代表性的原状及压实砂砾土样、粘性土样，在接近实际应力路径、变形条件和湿化条件下，分别进行砂砾样和粘土样在加载和减载下的室内湿化变形试验、砂土样的重复湿化试验、粘性土样的分级浸水湿化试验，研究土样在不同密实度、不同初始含水量、不同应力状态、不同湿化历史和建筑荷载下的湿化机理、湿化前后的应力应变关系及强度，建立能全面反映复杂应力状态下湿化变形特性的本构关系和力学参数系统，解决有限元分析中湿化附加变形和附加应力的问题。进行现场湿化变形试验和在建工程湿化变形的系统监测。依据室内湿化变形模拟试验、理论分析和数值计算，结合现场试验和监测资料的反演分析，提出预测在库水位或地下水位反复升降变化时高填方和边坡湿化变形量和稳定性的计算方法，提出控制湿化变形量的附加压密工程措施，以及高填方体上修建建（构）筑的地基基础设计方法和护坡设计方法。 2100433B

高填方路基后处理技术，是一种新型路基处理技术，在已进行全部或部分填方路基施工的标高处，施工无砂混凝土小桩、CFG桩，然后再进行后填路基或垫层施工。《岩土工程新技术及工程应用丛书：高填方路基后处理及工程应用》的研究主要包括三个方面：高填方路基后处理技术作用机理研究、高填方路基变刚度后处理研究、高填方路基后处理在扩宽工程中的应用。

除了理论研究成果，作者还详细讲述了高填方路基后处理技术在黄土地区的应用，变刚度后处理路基技术的工程实例，以及后处理技术在扩宽改造工程、软土地基、膨胀土地基、加固处理既有构筑物地基中的应用。

《岩土工程新技术及工程应用丛书：高填方路基后处理及工程应用》适合从事岩土工程的技术人员、施工人员及管理人员参考学习。