专利名称：确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试验方法
技术领域：
本发明涉及一种公路膨胀土路堤的填筑压实方法，特别是涉及一种确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试验方法。
背景技术：
膨胀土是一种含有蒙脱石矿物且具有吸水膨胀、失水收缩不良工程特性的特殊土，往往具有高天然含水量、高液限和高塑限的特征，不经处治一般不能直接用作高速公路的路堤填筑。但当路堤高度不大时(低于IOm)采用包边措施，中、弱膨胀土可直接用于下路堤的填筑。由于膨胀土一般具有较高的天然含水量，如按由传统的击实实验方法确定的最优含水量和最大干密度参数进行压实施工，往往存在两个问题，一是很难将膨胀土从高天然含水量降至最优含水量，二是即使降到了最优含水量，膨胀土也很难压实达到下路堤的压实度要求。我国现行的公路路基施工技术规范(JTG-2006)指出，可按当地土质试验结果采用比一般土路堤的压实度标准降低1% 5%进行膨胀土路堤的填筑压实施工。实践表明，即使按规范降低压实度标准I % 5 %，由于膨胀土在最优含水量时往往处于十分坚硬的状态，依然很难压实达到要求。因此，膨胀土常被废弃而采用换填土填筑，或采用化学改良方法(如掺石灰、水泥等外掺剂)进行处治，这就加重了公路建设区对自然环境的破坏。 这也说明，常规击实试验方法确定的最优含水量和最大干密度参数是不大适于膨胀土路堤填筑压实的。发明内容
用包边法进行膨胀土路堤填筑时存在从高天然含水量降至最优含水量的困难和按最优含水量填筑时的压实困难，为解决这两个技术问题，本发明依据地质比拟方法，提出了一种先采用勘察手段获取膨胀土自然斜坡中在气候长期作用下自然土体具有的最大干密度及其对应的天然含水量，再配合室内击实试验和标准贯入原位试验结果来综合确定膨胀土路堤填筑压实参数的方法，可称为确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试验方法，其具体步骤如下
(I)、通过钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量；
(2)、通过计算求取天然最优含水量用每个孔中同一层天然膨胀土的所述单孔最大干密度和所述单孔最优含水量制作干密度和天然含水量的曲线图，取其中具有干密度最大值所对应的天然含水量为天然最优含水量；
(3)、通过标准重型击实试验方法求最大干密度分别取与最优天然含水量对应的三组土样按标准重型击实试验方法进行击实试验，取干密度平均值为最大干密度；
(4)、采用含水比和标准贯入击数判别填料的路用性质在具有最大天然干密度土样的钻孔部位Im范围内的地表面，再布置一个钻孔进行连续标准贯入试验，通过标准贯入击数判断该含水量状态膨胀土的填筑路堤强度，当土的含水比即天然含水量与液限之比小于0.5，标准贯入击数大于10，可用该方法按步骤(3)确定中弱膨胀土填料的填筑压实参3数，并用于在路堤高度小于IOm时下路堤的包边填筑，否则，需采用掺石灰、水泥或其它外掺剂进行土质化学改良处理；
(5)、压实参数选择以最优天然含水量±2%为中弱膨胀土填料路堤填筑压实的压实控制含水量并以步骤(3)确定的最大干密度计算压实度作为压实控制干密度的依据。
上述步骤(I)中所述的钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量是指在同一路段的中、弱天然膨胀土斜坡分别选取两个以上典型剖面，在每个剖面的坡顶、坡腰和坡脚分别布置一个钻孔，孔深在6米以上；在每个钻孔中每隔0. 4 0. 6米深采取一个土样，在室内通过土工试验测定土样的天然含水量、天然密度、液限、塑限、自由膨胀率和标准吸含水率，计算每个钻孔中同一层天然膨胀土中各天然土样的干密度，选取其中与最大的干密度即单孔最大干密度对应的天然含水量作为该钻孔的单孔最优含水量。
根据天然膨胀土斜坡深部土体具有较高的强度和较低的压缩性的力学特性，并且由于其湿度和密度受到当地气候的长期作用，当同一层天然膨胀土中土体干密度最大时， 说明其对应的土体含水量与气候干湿循环作用最为适应(胀缩变形最小)，可称之为最优天然含水量。本发明依据地质比拟方法以天然膨胀土斜坡中具有的最大干密度土体对应的天然含水量作为膨胀土路堤填筑压实的最优含水量，并采取与之对应的天然土体进行标准击实试验，取击实试验得到的干密度为膨胀土路堤填筑压实的最大干密度。因此，本发明具有如下优点和积极效果
残积型膨胀土的天然含水量(Wtl) —般在24% 40%之间，最优含水量(W_)常在13% 19%之间，按本发明测定的天然最优含水量常在18% 26%之间。按现行方法进行残积型中弱膨胀土下路堤的直接填筑压实，需用翻晒法将膨胀土的天然含水量(Wtl)降低至最优含水量(Wtjpt)，而按本发明方法进行膨胀土路堤的直接填筑压实只需将天然含水量(Wtl)降低至所述天然最优含水量，因所述天然最优含水量接近天然含水量(Wtl)但比最优含水量(Wtjpt)高很多，因此，由本发明提供的填筑压实参数进行膨胀土路堤的填筑，具有易降低填料含水量的优点；又由于膨胀土在最优含水量(W_)时，含水比远小于0.5，此时， 土料处于坚硬状态而难以压实，而膨胀土在本法提供的所述天然最优含水量时，含水比接近0. 5，此时，土料处于坚硬但靠近硬塑的状态，易于压实；此外，本法通过标准贯入原位试验和含水比分析，保证了用本法进行中弱膨胀土路堤填筑能满足路基强度要求，同时，路堤中的膨胀土在处于所述天然最优含水量时与气候环境更为适应，能尽量降低因气候干湿作用引起的路堤胀缩变形。
综上所述，将本发明方法用于中弱膨胀土进行下路堤包边法的直接填筑，易于用翻晒法降低含水量和易于压实，大大降低了施工压实难度和压实施工费用，从而有利于增加中弱膨胀土土在路堤填筑中的实际利用量，降低公路建设对自然环境的破坏，因此，本发明是一种具有较好经济效应和环保效应的方法，特别适于残积型膨胀土地质条件。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。
根据天然膨胀土斜坡深部土体具有较高的强度和较低的压缩性的力学特性，并且由于其湿度和密度受到当地气候的长期作用，当同一层天然膨胀土中土体干密度最大时， 说明其对应的土体含水量与气候干湿循环作用最为适应(胀缩变形最小)，可称之为最优天然含水量。本发明依据地质比拟方法以天然膨胀土斜坡中具有的最大干密度土体对应的天然含水量作为膨胀土路堤填筑压实的最优含水量，并采取与之对应的天然土体进行标准击实试验，取击实试验得到的干密度为膨胀土路堤填筑压实的最大干密度。本发明提供的确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试实验方法，具体步骤如下
(I)、钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量在同一路段的中、弱天然膨胀土斜坡分别选取两个以上典型剖面，在每个剖面的坡顶、坡腰和坡脚分别布置一个钻孔，孔深在6米以上；在每个钻孔中每隔0. 4 0. 6米深采取一个土样，在室内通过土工试验测定土样的天然含水量、天然密度、液限、塑限、自由膨胀率、标准吸含水率等，计算每个钻孔中同一层天然膨胀土中各天然土样的干密度，选取其中与最大的干密度(可称为单孔最大干密度)对应的天然含水量作为该钻孔的单孔最优含水量；
(2)、计算求取天然最优含水量用每个孔中同一层天然膨胀土的所述单孔最大干密度和所述单孔最优含水量制作干密度和天然含水量的曲线图，取其中具有干密度最大值所对应的天然含水量为天然最优含水量；
(3)、通过标准重型击实试验方法求最大干密度分别取与最优天然含水量对应的三组土样按标准重型击实试验方法进行击实试验，取干密度平均值为最大干密度；
(4)、采用含水比和标准贯入击数判别填料的路用性质在具有最大(天然)干密度土样的钻孔部位Im范围内的地表面，再布置一个钻孔进行连续标准贯入试验，通过标准贯入击数判断该含水量状态膨胀土的填筑路堤强度，当土的含水比(天然含水量与液限之比)小于0.5，标准贯入击数大于10，可用该方法按步骤(3)确定中弱膨胀土填料的填筑压实参数，并用于在路堤高度小于IOm时下路堤的包边填筑，否则，需采用掺石灰、水泥或其它外掺剂进行土质化学改良处理；
(5)、压实参数选择以最优天然含水量±2%为中弱膨胀土填料路堤填筑压实的压实控制含水量并以步骤(3)确定的最大干密度计算压实度作为压实控制干密度的依据。
权利要求
1.一种确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试验方法，具体步骤如下(1)、钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量；(2)、计算求取天然最优含水量用每个孔中同一层天然膨胀土的所述单孔最大干密度和所述单孔最优含水量制作干密度和天然含水量的曲线图，取其中具有干密度最大值所对应的天然含水量为天然最优含水量；(3)、通过标准重型击实试验方法求最大干密度分别取与最优天然含水量对应的三组土样按标准重型击实试验方法进行击实试验，取干密度平均值为最大干密度；(4)、采用含水比和标准贯入击数判别填料的路用性质在具有最大天然干密度土样的钻孔部位Im范围内的地表面，再布置一个钻孔进行连续标准贯入试验，通过标准贯入击数判断该含水量状态膨胀土的填筑路堤强度，当土的含水比即天然含水量与液限之比小于0.5，标准贯入击数大于10，可用该方法按步骤(3)确定中弱膨胀土填料的填筑压实参数， 并用于在路堤高度小于IOm时下路堤的包边填筑，否则，需采用掺石灰、水泥或其它外掺剂进行土质化学改良处理；(5)、压实参数选择以最优天然含水量±2%为中弱膨胀土填料路堤填筑压实的压实控制含水量并以步骤(3)确定的最大干密度计算压实度作为压实控制干密度的依据。
2.根据权利要求I所述的确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实实验方法，其特征是上述步骤(I)中所述的钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量是指在同一路段的中、弱天然膨胀土斜坡分别选取两个以上典型剖面，在每个剖面的坡顶、坡腰和坡脚分别布置一个钻孔，孔深在6米以上；在每个钻孔中每隔0. 4 0. 6米深采取一个土样，在室内通过土工试验测定土样的天然含水量、天然密度、液限、塑限、自由膨胀率和标准吸含水率，计算每个钻孔中同一层天然膨胀土中各天然土样的干密度，选取其中与最大的干密度即单孔最大干密度对应的天然含水量作为该钻孔的单孔最优含水量；采用含水比和标准贯入击数判别填料的路用性质，即当土的含水比(天然含水量与液限之比)小于0.5，标准贯入击数大于10，可用该方法确定中弱膨胀土填料的填筑压实参数，并用于在路堤高度小于IOm时下路堤的包边填筑。
全文摘要
本发明公开了一种确定膨胀土路堤填筑压实参数的勘察湿化击实试验方法，具体步骤如下(1)、钻孔勘察求取膨胀土的单孔天然最优含水量；(2)、计算求取天然最优含水量；(3)、通过标准重型击实试验方法求最大干密度；(4)、判别填料的路用性质；(5)、以最优天然含水量±2％为中弱膨胀土填料路堤填筑压实的压实控制含水量并以步骤(3)确定的最大干密度计算压实度作为压实控制干密度的依据。本发明依据地质比拟方法以天然膨胀土斜坡中具有的最大干密度土体对应的天然含水量作为膨胀土路堤填筑压实的最优含水量，并采取与之对应的天然土体进行标准击实试验，取击实试验得到的干密度为膨胀土路堤填筑压实的最大干密度。
文档编号G01N33/42GK102539659SQ20121000423
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者刘龙武 申请人:长沙理工大学