高填方路基沉降变形离心模型试验研究.docx

高填方路基沉降变形离心模型试验研究摘要：本实验重点是用离心模型模拟高填方土石混填路基在不同填筑材料（土石比）、不同填筑高度、不同施工工艺条件下土石混填路基沉降变形规律和影响因数为土石混填路基沉降预测模型以及控制沉降的施工方法提供离心试验资料。关键词：高填方路基；沉降变形；土石混填；离心模型中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：0.引言土工离心模型试验是近年来才在我国逐步发展起来的。基本思想是用离心机来模拟土工构筑物的自重效应。它是将欲试验的土工模型置于高速旋转的离心机中让模型承受大于重力加速度g的离心加速度作用补偿因模型缩尺带来的土工构筑物原型自重的损失从而保持模型的应力状态与原型相同或近似。1.实验目的本实验采用60g.t土工离心机模型箱尺寸：长60cm宽35cm高50cm。结合研究的重点土石混填路基离心模型实验主要做以下三个方面内容研究：（1）土石混填路基在不同填料（土石比为100:0、75:25、50:50）条件下的沉降变形特征；（2）土石混填路基在不同填筑高度（20m、30m、40m）条件下的沉降变形特征；（3）土石混填路基在不同填筑工艺（分层强夯、分层碾压）即夯实功能不同条件下的沉降变形特征。通过以上三个方面试验研究结果进一步分析路堤沉降变形与不同土石填筑材料（土石比）、不同填筑高度和不同施工工艺之间的相互关系。2.实验基本资料及说明为了更直观的研究土石混填路基在不同填筑材料、不同填筑高度、不同施工工艺下路堤自身荷载的压缩沉降变形离心模型的制作采用同一模型箱里一次成型两个模型（在模型箱底板面的中部垂直加一块与模型箱宽度相等的硬质木板木板厚度d=2cm）观测点的间距为5cm模型的高度、填料、边界条件相同唯一不同的是填筑工艺左侧模拟分层强夯右侧模拟分层碾压。因此使试验模型具有可比性。试样填料物理参数依照重型击实实验获得的最佳含水量、最大干容重进行取值。本次离心模型试验的重心坐标参数：X=30cm、Y=22cm。离心率参照模型箱的高度以及离心机的额定功率设计。3.实验模型设计及说明试样采用依托工程现场物理参数一致的材料依托工程现场填筑材料来源于高填方路基两侧的隧道和路堑开挖弃渣弃渣的最大粒径超过90cm。离心模型设计的最大离心率试样用料的最大粒径依据缩尺原理设计为9.5mm。用筛孔为4.75mm、9.5mm两档筛控制试样粒径进行筛分粒径小于的材料定义为土粒径定义为石试样粒径小于填料的含量（）定义为土的含量粒径填料的含量（）定义为石的含量选择了三个土石比例（:=100：0:=75：25:=50：50）的填筑材料进行离心模型试验研究。本实验进行了3组离心模型试验共6个模型。模型1#：填料土石比例为100:0即素土。用重型击实曲线的最佳含水率W=9.5%、最大干容重分层强夯侧（代号：AQ）压实度取88%分层碾压侧（代号：A）压实度取78%进行试样计算与填筑。设计试样的含水率W=9.5%AQ设计最大干容重设计湿容重A设计最大干容重设计湿容重。模型2#：填料土石比例为25:75用重型击实曲线的最佳含水量W=8%最大干容重分层强夯侧（代号：BQ）压实度取88%分层碾压侧（代号：B）压实度取78%进行试样计算与填筑。设计试样的含水率W=8%BQ设计最大干容重设计湿容重B设计最大干容重设计湿容重。模型3#：填料土石比例为50:50用重型击实曲线的最佳含水量W=6.2%最大干容重分层强夯侧（代号：CQ）压实度取88%分层碾压侧（代号：C）压实度取78%进行试样计算与填筑。设计试样的含水率W=6.2%CQ设计最大干容重设计湿容重C设计最大干容重设计湿容重。4.试验结果分析4.1填筑材料相同条件下试验分析4.1.1土石比例为100：0试验结果分析填筑混合料土石比例为100:0（素土）试验模型设计即模型1#模型在不同加速度、不同填筑工艺条件下填筑体沉降对比关系见图1。图1土石比例为100:0填筑高度、填筑工艺不同的条件下沉降对比曲线通过对图1沉降对比关系曲线分析可以得到以下规律：素土填筑路基随着填筑高度的递增沉降值变大与文献资料结论一致；填筑体分层沉降规律显著填筑体1/3填筑高度范围内的填筑体的沉降值较小；填筑体1/3～2/3高度范围内沉降值开始增大分层观测的沉降值几乎一致；填筑体2/3高度以上的填筑范围内沉降值继续变大且分层观测的沉降值相近；最大沉降值出现在填筑体2/3高度以上范围内。4.1.2土石比例为75：25试验分析填筑混合料土石比例为75:25试验模型设计即模型2#模型在