土凝岩改良盐渍细砂土直剪试验及边坡稳定性研究

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青藏高原地区广泛分布着盐湖和盐碱地,盐渍土中的易溶盐在含水率较低时析出,充当骨架作用,当含水率升高,易溶盐溶解后会造成土体结构的破坏,由于盐渍土的特殊工程性质,会引起路基冻胀、沉陷以及翻浆等病害。采用土凝岩作为改良剂,为了明确改良盐渍土的力学性能以及改良盐渍土填筑的路基边坡稳定性,开展以下几方面的研究:首先,对现场钻孔采集的两个土样进行含盐量测定试验、筛分试验、液塑限试验和击实试验,得到了土样的含盐类型、液塑限、最大干密度和最优含水率,分析了液塑限、最大干密度、最优含水率和土样含盐量的关系,给出了最大干密度、最优含水率关于含盐量的函数,分析物理试验参数得知两种土样均为细砂土,之后对这两种土样进行直剪试验,得到了粘聚力和内摩擦角。其次,在素土中掺入3%、6%、9%、12%的土凝岩,探究掺量对土凝岩改良盐渍土抗剪强度的影响,发现掺量和盐渍土抗剪强度呈现线性规律,进而提出了考虑掺量影响下的土样粘聚力分段函数,基于改良土直剪试验结果,分析了破坏强度变化规律。最后,建立了改良盐渍土填筑的“包覆式”路基边坡模型,提出了不同的改良土填筑厚度方案,利用geo-studio软件中的SLOPE/W模块计算和分析了不同填筑厚度和不同坡度对边坡安全系数的影响。结果表明:(1)随着含盐量的增加,土样的塑限下降趋势明显,幅度达到53.0%。由于土壤中的盐分增加,盐分溶于水并达到饱和状态,且多余的盐分以盐结晶的形式存在于土中,相比于土颗粒,盐结晶的塑性较差,因此,土样塑性随着含盐量的增加而降低。(2)分析素土的直剪试验数据,得知:高含盐量盐渍土在剪切试验过程中一般呈现脆性破坏,并且含盐量对土样粘聚力的影响较为敏感,随着含盐量的增加,土样的粘聚力增大,增大幅度达到了13.5%,含盐量对土样粘聚力的影响程度大于对内摩擦角的影响程度,随着含盐量的增加,土样的内摩擦角减小了6.69°。(3)分析了土凝岩改良土直剪试验数据,探究了土凝岩掺量对土样粘聚力和内摩擦角的影响,给出了考虑掺量影响下的土样抗剪强度表达公式,同时总结了土凝岩掺量对破坏强度的影响规律。(4)建立了一种“包覆式”路基边坡模型,将改良土填筑在路基边坡坡面和坡顶,经过计算,对于LS-1土样来说,采用素土填筑的路基边坡安全系数为2.356,采用改良土样填筑的路基边坡安全系数最佳为2.876,将土样改良后填筑在路基边坡,安全系数增加了22.1%;对于LS-2土样来说,采用素土填筑的路基边坡安全系数为2.308,采用改良土样填筑的路基边坡安全系数最佳为2.877,采用改良土样填筑的路基边坡安全系数增加了24.7%。说明该模型的改良效果较为显著。(5)确定了边坡坡顶改良土填筑厚度为5cm,坡面改良土填筑厚度为10cm的填筑方案。(6)在最佳填筑厚度条件下,设计了1:1.25、1:1.5、1:1.75三个不同坡度的边坡模型,对于LS-1土样来说,随着坡度放缓,安全系数先减小后增大,对于LS-2土样来说,随着坡度放缓,边坡安全系数呈现增大趋势。
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