[發明專利]一種評價軟巖路堤填筑質量的方法

有效

• 申請號: 201610429457.3
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN106093346B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 張靜波;吳萬平;王云;李云安;張晶;何斌;阮艷彬;謝松林;段亞茹;冉小兵;呂巖松;陳羽;詹永祥;江洎洧
• 申請（專利權）人: 中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E02D1/00;G06Q10/06;G06Q50/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于道路路基填筑質量評價領域，更具體涉及一種評價軟巖路堤填筑質量的方法。適用于各類軟巖填料填筑道路路堤的質量評價。

背景技術

關于路堤填筑壓實質量，國內外提出了多種壓實檢測方法和檢測指標，不同的行業和部門采用的指標不同，這些指標可分為二類：

一類是物理指標，包括壓實度、相對密實度、孔隙率等。這些指標能準確地反映填土被壓實的程度，是路堤填筑壓實質量檢驗中使用歷史最久，應用最廣的檢驗指標，但這些物理指標僅能間接反映填料的力學性能。

第二類是力學指標，主要包括地基系數K30、二次變形模量Ev2、動態變形模量Evd、CBR、回彈模量等。由于這些指標直接反映路堤填土的強度、變形性能。因此，可根據這些指標直接評價路堤的承載能力和抗變形能力，判斷能否滿足線路上部結構的要求。然而，對于軟巖路堤，常規的填筑壓實質量檢測方法、控制指標及質量評價方法存在如下幾個問題：

1)軟巖種類繁多，巖性各不相同，風化程度也不一樣，粒徑相差懸殊，不論是采用物理指標還是力學指標進行質量檢測，測試數據都非常離散，不能作為很好的評價依據。

2)軟巖填料具有易崩解的特性。目前采用的檢測和評價方法，都是基于檢測時的工程狀態，未能與軟巖路堤投入運營后的長期狀態聯系起來。部分軟巖填料具有難以破碎卻易于崩解的特性，用其填筑路堤時，即使物理指標和力學指標檢測時都滿足設計要求，經歷幾個雨季后，路堤仍會產生較大的工后沉降。

Mandelbrot于1982年創立了分形幾何學，為描述繁雜的社會生活和自然景象，以及探索物質世界背后的復雜機制提供了簡潔的工具，系統在局部以某種方式與整體相似是分形最基本的特征。其后，Freisen等用它來描述巖土工程領域中巖土粒子的孔隙面積；Brakensiek等用于描述孔隙尺寸分布；Matsushita等將其用于巖土的顆粒分布描述；我國自20世紀80年代起，王謙源等將分形幾何應用于巖石微結構的不規則性描述，建立了巖石分形力學，在裂紋的拓展、節理力學、損傷統計強度理論、破碎等問題的研究上取得了突破性進展。劉曉明、蘇永華、趙明華等人的研究表明，軟巖的崩解破碎過程具有自相似性，可以用分形理論來描述，崩解破碎后顆粒的質量-粒度存在一定的關系，可以利用這種關系對不同巖性的軟巖崩解破碎狀態進行評價。

室內試驗表明，在經歷5次干濕循環后，軟巖崩解物的顆粒粒度變化逐漸趨于緩慢。這是因為隨著軟巖崩解過程的發展，顆粒整體粒徑不斷減小，小顆粒數目不斷增多，但小顆粒內部缺陷較少，強度較大，繼續發生破碎所需要的能量和時間都很大，所以，當崩解破碎到一定程度后，崩解破碎過程將趨于停滯。因此可以將軟巖填料5次干濕循環后的粒組狀態，視為軟巖填料的長期相對穩定狀態。

基于以上理論及試驗成果，通過將軟巖填料現場碾壓后的粒組狀態與其長期相對穩定時的粒組狀態之間建立比較基準，并結合現場壓實效果的檢測，從而實現軟巖路堤填筑質量的評價。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，為彌補現有軟巖路堤填筑質量評價方法的不足，目的是在于提供了一種評價軟巖路堤填筑質量的方法。該方法考慮到公路長期運營過程中氣象變化對軟巖路基填料粒組的影響，并將軟巖填料室內5次干濕循環試驗后的粒組狀態視為軟巖填料長期相對穩定狀態，通過將軟巖填料現場碾壓后的粒組狀態與其長期相對穩定狀態時的粒組狀態之間建立比較基準，并結合現場壓實效果的檢測，從而實現軟巖路堤填筑質量的評價。軟巖種類繁多，巖性和風化程度各異，崩解性能也各不相同，此方法能夠實現對各類軟巖填料的路堤填筑質量的評價。

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術方案：

一種評價軟巖路堤填筑質量的方法，其步驟是：

步驟1、路基填筑前取代表性軟巖試樣，對其依次進行0、1、3、5次干濕循環試驗，并在每次干濕循環試驗后對其進行篩分試驗求取相應粒組分維數(D₀、D₁、D₃、D₅)和相關系數；

步驟2、檢測軟巖路堤最后兩遍壓實沉降差S；

步驟3、對現場壓實后的軟巖試樣進行篩分試驗，求取相應粒組分維數(D_x)和相關系數；

步驟4、對步驟1和步驟2中求得的分維數進行比較，并結合步驟3中檢測的路基壓實沉降差指標對軟巖路堤填筑質量進行綜合性評價。