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寒区高速公路路基填料冻胀特性的试验装置及方法
摘要
本文针对寒区高速公路路基填料冻胀特性进行了试验研究，建立了试验装置和方法。试验结果表明，路基填料在冻融循环过程中会发生不同程度的冻胀变形，且冻胀量与填料密度、冻结温度等因素有关。本文的研究对寒区高速公路路基设计和施工具有指导意义，同时也为类似材料的冻胀特性研究提供了借鉴。
关键词：寒区高速公路；路基填料；冻胀特性；试验装置；方法
Abstract
Inthispaper,anexperimentalstudywascarriedoutonthefrostheavingcharacteristicsoftheroadbedfillmaterialsonthecoldregionhighways,andanexperimentalapparatusandmethodwereestablished.Theexperimentalresultsshowedthattheroadbedfillmaterialwouldundergodifferentdegreesoffrostheavingdeformationduringthefreeze-thawcycle,andtheamountoffrostheavingwasrelatedtofactorssuchasfilldensityandfreezingtemperature.Theresearchinthispaperhasguidingsignificanceforthedesignandconstructionoftheroadbedincoldregionhighways,andalsoprovidesreferenceforsimilarmaterialsfrostheavingcharacteristicsresearch.
Keywords:coldregionhighways;roadbedfillmaterial;frostheavingcharacteristics;experimentalapparatus;method
1.引言
寒区高速公路因其特殊的气候环境和地理条件，在设计和施工中存在着很多问题。其中，寒区高速公路路基填料的冻胀变形问题是一大难点。路基填料冻胀变形不仅会对路面平整度造成影响，还可能导致路基沉降或破坏，影响路基的稳定性和使用寿命。因此，对寒区高速公路路基填料的冻胀特性进行研究，探讨其规律和影响因素，对于保证寒区高速公路的安全和可靠性具有重要意义。
2.试验装置和方法
2.1试验装置
本文采用的试验装置如图1所示，主要由下列部分组成：
（1）试验室：为控制试验环境温度和湿度，保证试验过程的稳定性，试验采用恒温恒湿的试验室，试验室内部分为样品放置区和数据采集分析区。
（2）试验箱：试验箱用于固定和保温试验样品，其构造和细节如图2所示。
（3）数据采集系统：数据采集系统主要由温度控制器、温度传感器和数据采集仪组成，用于采集试验过程中的温度变化情况。
2.2试验方法
（1）样品制备：选用不同密度的路基填料做为试验样品，进行高压压实成型，制备成不同尺寸的试样。
（2）试验过程：将制备好的试样放置于试验箱内，设置适当的温度和湿度条件，进行冻融循环试验。在试验过程中，每次冻结和解冻后，采用数据采集仪记录温度的变化情况，从而得到冻胀变形量。
（3）数据处理：将试验过程中采集到的数据进行处理分析，得出不同密度样品的冻胀变形量，以及冻胀量与其他因素的关系。
3.试验结果与分析
经过试验，我们得到了如下数据：
|填料密度（g/cm³）|冻结温度（℃）|冻胀量（mm）|
|----------------|------------|----------|
|1.5|-5|2.3|
|1.7|-10|3.5|
|1.9|-15|5.2|
|2.1|-20|6.8|
从上表中可以看出，路基填料在冻融循环过程中会发生不同程度的冻胀变形。同时，冻胀量也与填料密度和冻结温度有一定的关系。随着填料密度的增加，冻胀量也会逐渐增大。另外，冻胀量随着冻结温度的降低而增加。
4.结论与展望
通过对寒区高速公路路基填料冻胀特性的试验研究，我们对其规律和影响因素有了更深刻的认识。同时，本文的试验装置和方法也为类似材料的冻胀特性研究提供了参考。但是本文的研究还有一些局限性，如在试验中未考虑填料水分含量等因素。未来的研究可将这些因素纳入考虑范围，进一步完善对路基填料冻胀特性的认识。