[发明专利]一种基于预测数学模型快速提高千枚岩土路基面承载力的方法

说明书

本发明公开了一种基于预测数学模型快速提高千枚岩土路基面承载力的方法，该方法以千枚岩土为路基原材料，以特殊土红粘土作为胶结剂，以两种土混合土作为路基填料。需要控制的参数为红粘土的掺合比λ，压实度K；本发明提出了路基承载力随λ和K的数学模型，利用数学模型可以计算满足承载力要求计算特定w和K下红粘土最低λ；及λ和含水率w情况下K值最低要求。本发明提出红粘土可快速提高千枚岩路基面的承载力，路基面压实到计算值K后即满足承载力要求，不需要养护龄期。微观上红粘土改变了千枚岩土颗粒级配，压实后产生铁质胶结，是承载力快速提高的原因，降低载重装料汽车对路基面的损伤，且载重汽车可持续性压实，持续增加承载力。

技术领域

本发明涉及路基工程填料强化领域，尤其涉及一种基于预测数学模型快速提高千枚岩土路基面承载力的方法。

背景技术

路基填料工程性质稳定与否直接影响路基的稳定性与耐久性。江西北部全风化千枚岩在开挖前还保存着原来的千枚状构造，但开挖后暴露在空中或雨水中时，结构构造迅速崩解，其强度跟常规土近似，崩解的小块千枚岩用手即可捏碎，因此称为千枚岩土。

在江西北部、浙江西部，千枚岩土是最容易获得的材料，其工程性质直接影响其修筑路基的质量。其中主要工程性质如下：

1)易风化，颗粒组成变化大。全风化千枚岩在自然界中还保持岩状，但在开挖后迅速风化，遇水直接变成泥状，大块千枚岩也可以用手捏碎。因此施工过程中颗粒大小是在不停的变化的(随压路机碾压遍数)，但很难像室内实验破碎的非常细，可能含有一部分砂粒、粉粒及粘粒，其在现场碾压后表现出粉细砂或粉土的性质，粘结性低，细粒部分室内液塑限试验确定其为粉质粘土。

2)结构松散，粘结性低。由于其粘结性低，塑性较差，在压路机碾压遍数达到3-4遍后，再增加碾压遍数，路基压实度不但不增加，反而会降低。在碾压成型后，容易在载填料重车下重新破坏路基表面，在表面形成一层呈粉状的松土，严重影响后续施工及路基的质量。

3)难以压实:压实系数是路基质量必须检测指标之一，在20吨压路机实行静压2遍，振动2遍再静压2遍这种常用的组合碾压作用下，压实后的压实系数低于I级铁路路基本体层最低要求89％；

4)碾压路基刚度低：地基系数(K30)就路基的必须检测指标之一，一般的检测指标为90-100MPa/m，低于I组铁路最低要求110MPa/m。

5)路基表面承载性能差:由于全风化千枚岩粘聚力低，根据土的极限承载力公式计算,公式中Pu为路基表面的极限承载力，N_γ、N_q、N_c为承载力系数。由于路基铺筑碾压平整后，装填料汽车在路基表面行走，因此基础没有埋深(d＝0m)，因超载q＝γ₀d＝0，因此根据路面设计规范Bzz-100，载货后八轮货车后轴按双圆计算，其等效直径为D＝0.213m，则计算时车轮有效作用宽度也取为b＝0.213m，根据室内实验的结果，全风化千枚岩路基面极限承载力(p_u)计算如表1所示：

表1各种压实度与各种初始含水率情况下全风化千枚岩的极限承载力

由于全风化千枚岩土粘聚力低，根据极限承载力的计算，所得的极限承载力最大为373.06kPa，在低压实性和高含水率路基面承载力甚至不足90kPa，而载重汽车对地面的压强一般为700kPa(根据道路设计荷载标准BZZ-100)，因此千枚岩风化土路基表面在数次拉填料车行走后就全部破碎，反复作用与日晒下粉化，最终形成松土，给后续施工时形成松土夹层，严重影响路基质量。

6)部分地区全风化千枚岩土与红粘土互层分布。两种土难以分离，采用水泥、石灰加固后强度确定较难，可能造成红粘土的浪费。