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风积沙回弹模量试验成果及研究实践

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:当采用重型击实标准时,土基回弹模量值可较表中推荐值提高15%~30%。正因为如此,在研究不同风积沙在不同密度及不同含水量条件下的路基回弹模量及其变化规律时,该项目研究采用的室内试槽试验。

风积沙回弹模量试验成果及研究实践

在以弹性层状体系为理论基础的路面结构设计中,路基回弹模量是一个基础参数,是影响路面结构承载能力、厚度和使用性能、经济性的重要因素。在《公路沥青路面设计规范》中,主要有四种确定路基回弹模量的方法:

(1)现场实测法。也就是在野外现场,在已成路基上,在不利季节(若在非不利季节,应考虑不利季节影响系数,对试验结果进行修正)进行承载板(直径30cm)测定试验,以确定路基回弹模量。野外承载板的测定结果与实际最相符合,但工作量很大,很费时费力,且在路基未成型前无法进行测定(公路设计时,公路一般都还未修筑),而在旧路上测定也是很费时费力的。因而这种方法在实际工作中一般都很少采用。

(2)室内试验法。也就是用直径为5cm的小承载板在室内进行回弹模量试验,要求在最佳含水量条件下成型试件,进行室内小承载板试验,通过计算得到的路基回弹模量值还要考虑到不利季节、不利年份的影响,宜乘以0.7~0.9的折减系数进行修正。这种方法也比较烦琐,再加上试验本身与路基受力情况不能完全吻合,使得这种试验方法的误差较大,因而在实际工作中采用也并不多。而对风积沙来说,该项目研究表明(见本书后面有关章节),采用此方法试验得到的试验结果明显偏小,尤其是当风积沙处于干燥状态时。

(3)查表法。对于改建公路,可实测不同土组在不利季节路槽底面以下80cm深度内的平均稠度Bm值,然后根据土组和平均稠度按规范查表确定不同土组路基回弹模量。而对新建公路,由于路基未建成,无法实测土的平均稠度,只能根据当地经验或路基临界高度,判断各路段的路基干湿类型,然后论证得到各路段土的平均稠度Bm值。规范查表中各土组对应不同稠度的土基回弹模量推荐值是20世纪70年代从轻型压实标准的土基上在最不利季节调查、测定、整理提出的。当采用重型击实标准时,土基回弹模量值可较表中推荐值提高15%~30%。这样的方法既较轻松,设计者承担的责任也小因而常被采用,以至于导致设计单位一般不做试验而根据规范查表法来确定土基回弹模量。但这种方法的弊端也是很明显的。那就是按规范查表法确定的土基回弹模量一般都要小于土基实际的回弹模量值,有时还会相差很大。这就意味着采用这种方法虽然安全稳定性有保证,却会导致较高的工程造价,有时甚至会很高。

(4)换算法。通过积累现场大型承载板试验E0与压实度K、土基稠度wc或E0与室内土基CBR值等资料,建立可靠的换算关系,利用换算关系来推算现场土基回弹模量。但在现实工作中,很少能见到运用这种方法的例子。而对风积沙来说,由于研究尚未达到一定水平,还没有运用此方法的先例。

从上述文字可以看出,只有对在野外现场用大承载板(直径30cm)进行试验得到的结果进行分析与计算后,确定的路基回弹模量才能既符合实际,而且可靠性也有保证。

有鉴于此,当按该项目研究需要,研究不同风积沙在不同密度及不同含水量条件下风积沙路基回弹模量及其变化规律时,采取的试验方法应满足两个条件:一是用大承载板(按规范要求,直径为30cm)进行路基回弹模量试验;二是在野外现场,在试验路基上试验,或在室内大型试槽中成型的试验路基进行承载板试验时的受力情况等与野外现场的试验路段基本上一致。

这两个条件,第一个很容易得到满足,也应该这么做。第二个条件,则有三种满足方法。

一是在野外现场寻找能满足试验条件的路基,并在此路基上试验。但在野外现场,能满足各种试验条件的路基是很难找寻的,尤其是当压实度较低或含水量为某一数值时,如果非要在野外现场找寻到能满足各种试验条件的试验路基,则肯定会因为无法找到合适的试验路基而使研究工作无法进行下去。

二是在野外现场按各种试验条件要求修筑专门用于试验的试验路基,并在此路基上试验。但由此导致的问题是一方面是试验费用太高(需长时间租用或使用压路机平地机推土机铲运机、洒水车等);另一方面是有些试验条件,如使路基在成型及试验过程中一直保持同一含水量,在野外条件下很难控制,甚至是无法控制的。因而这一方法对研究工作来说,并不是好方法。

三是在室内修筑大型试槽,在试槽中成型风积沙,用以模拟野外风积沙路基,在模拟的风积沙路基上进行试验。室内大型试槽中成型的风积沙能否模拟野外风积沙路基,关键在于成型风积沙的厚度以及测点距试槽边界的距离。如果在试槽中成型的风积沙厚度足够大,在其上进行试验时测点距试槽边界的距离又足够远的话,则在试验过程中试槽中的风积沙其受力状况及力在风积沙中的分布情况将与在野外风积沙路基上进行试验时风积沙路基的受力状况及力在风积沙路基中的分布情况相同或相差不多。在这种情况下,在室内大型试槽中进行大型承载板试验所得的结果与在野外风积沙路基上进行大型承载板试验的结果相同或相差不多(不大的差值可控制在工程要求的允许范围之内)。则用在室内大型试槽中进行的大型承载板试验代替在野外风积沙路基上进行的大型承载板试验是完全可行的。这种方法的替代,除了有其可行性外,还有其必要性。必要性表现在室内大型试槽中成型风积沙时,不仅不需要大型施工设备,从而大大降低了试验研究费用,而且还能很容易且又很好地控制风积沙的密度(其密度的不均匀性要小于在野外用大型机械施工的)及含水量(室内的蒸发速度远小于野外)。正因为如此,在研究不同风积沙在不同密度及不同含水量条件下的路基回弹模量及其变化规律时,该项目研究采用的室内试槽试验。

3.1.4.1 室内试槽试验简介

为了能更好地进行室内试槽试验,特在米泉林场租用面积达250m2厂房作为交通部西部交通科技项目“沙漠地区风积沙路用性能研究”的米泉试验站(图3-49)。在此厂房的一角挖坑修筑大型室内试槽(图3-50)。

大型室内试槽的规格:长2.1m,宽2.1m,深1.5m,由钢板、钢梁等焊接而成,槽体为长方形,槽内壁的五个面(底面+四个侧面)平坦光滑,并互相间保证垂直或平行。在修筑大型室内试槽时,对其主要要求有:

图3-49 该项目研究的米泉试验站

图3-50 大型室内试槽

(1)在任意方向上的尺寸误差不得超过1‰,也就是建成试槽的长度及宽度与设计要求的误差不得大于2.1mm,深度的误差不得大于1.5mm。

(2)试槽应有足够的强度,应能保证在整个试验过程中,包括试样成型及加载等,其体积变化不超过1%。

(3)在将试槽槽体安放到已开挖好的试坑之前,要将试坑底面整平、夯实,并使其水平。试槽槽体安放到试坑中后,应保证其底面及四个侧面顶线的水平,然后再用土石分层填筑槽体与试坑间的空间,直至地平,分层填筑的土石也应夯实。

按照上述要求,在2002年8月下旬租到试验用厂房后,首先进行的工作就是修筑室内大型试槽。这项工作完成于2002年9月底之前。试槽修好后,对其进行了检测,结果完全符合设计要求:由4t多厚钢板焊接而成的试槽强度很高,五个面基本垂直或平等,长、宽、深的尺寸误差均在1‰以内,体积误差小于0.3%,试槽外壁的填土完全夯实,更加能减少试槽在试验过程中的变形。

除试槽外,该项目研究还购置了配套设备,主要有大型搅拌机建筑施工用的混凝土搅拌机)、电热烘箱、小型振动夯、大称量台称、精密电子天平等,在这方面的花费总计在6万元左右。

在室内大型试槽中试验是这样进行的:

(1)对某一风积沙样品先进行击实试验,试验次数在3次以上,以能较为准确地确定风积沙样品在不同含水量条件下(取某些特征点,如风干含水量、饱和含水量、干密度最小时的含水量等)的最大干密度(标准密度)。

(2)进行试槽试验之前,先测定试验风积沙样品的含水量,为保证试验结果的准确性,在大堆风积沙样品中至少测6个,且在取样时既要分布均匀,又要在风积沙样品表面的一定深度之下,一般深度要大于10~20cm。

(3)根据风积沙样品的含水量,按风积沙在试槽中成型时的厚度、干密度及含水量要求,计算风积沙样品在该层成型时所需要的质量及其所需要增加的水量。

为了既能保证试槽中成型风积沙密度的均匀性,又不至于工作量太大,在试槽中的成型厚度一般是这样的:在最下部四层的成型厚度为20cm,第五层的成型厚度为15cm,上面的五层成型厚度为10cm;成型工作完成后,风积沙顶面低于试槽顶面5cm左右(两者不相等是因松铺系数的影响)。

为了能较为全面地了解含水量对试验结果的影响,含水量多取在特征点上,如风干含水量、饱和含水量、干密度最小时的含水量等。

为了能较为全面地了解密度对试验结果的影响,压实度一般取3~4个,如压实度为最低者(松铺,压实度一般在85%~90%)以及压实度分别为90%、95%、100%。

(4)称量试验所需风积沙质量(重量)(图3-51)。用此方法可将误差控制在0.5%以内。由于在试槽中成型时所需风积沙数量很多,故需逐次称量并进行累计,为保证不出现累计错误,称量时有专人在旁边进行记录。称量好的风积沙样品或直接倒入试槽中(不需加水时)(图3-52)或倒入搅拌机装料斗中(为了加水及搅拌)。需要说明的是,为防止在拌和过程中风积沙从搅拌机中漏出,一般最多装料限定在800kg以内,这样一来,有时在试槽中成型一层风积沙样品时需要2次或更多次地拌和风积沙。

图3-51 称量风积沙(用大型台称逐次称量累计)

图3-52 不用加水的风积沙直接倒入试槽中

(5)在试槽中成型时需加水的,称量需要增加水量,若水量较多一次无法称完时,也逐次称量并累计。将称量的水倒入已装入风积沙的搅拌机装料斗中,然后用搅拌机拌和风积沙。为了能使风积沙与水充分拌和,拌和时间一般在10min以上,并在10min后通过观察看风积沙拌和后颜色是否均匀,以断定风积沙样品是否已拌和好了。最后将拌和好的风积沙倒入试槽中。

为了防止风积沙中水分蒸发,除风干条件下进行试验的风积沙外,其他的都随时用塑料薄膜覆盖,无论在试槽成型时,还是对试槽中的风积沙进行试验时(图3-53)。

图3-53 随时用塑料薄膜覆盖以防止水分蒸发

(6)将需要的风积沙全都倒入试槽后,再一边用脚踩,一边用铁锹将风积沙表面初步整平(图3-54)。脚踩风积沙的目的是为了保证在振动压实前,在试槽各处的风积沙密度基本上比较均匀,这将在很大程度上保证风积沙在振动压实后的密度均匀性。初步整平后,再用水平尺精平(图3-55)。然后再将两块橡胶板按固定位置放在风积沙表面上(固定位置的目的是为了保证橡胶板上标注的高程测量点的位置也是固定的),两块橡胶板间的空隙处垫上塑料薄胶,以防止振动压实过程中风积沙从此缝隙中振出(图3-56)。

图3-54 倒完料后一边脚踩一边用铁锹初步整平风积沙

图3-55 用水平尺对风积沙精确整平

图3-56 风积沙表面上放两块橡胶板(板上有标注)

(7)在未振动压实前,先进行高程测量。高程测量时将塔尺放在橡胶板的标注处进行测量(图3-57),共有12个测点。

图3-57 振动压实前进行高程测量(测点为橡胶板上的标注)

(8)进行振动压实(图3-58)。振动压实过程中会有风积沙从橡胶板与试槽壁间的缝隙中振出,因而要经常将其收集,并放回到橡胶板与试槽壁间的地方,也就是其被振出的地方。振动达一定次数后,再进行高程测量(图3-59)。然后以两次高程测量的数据计算振动压实后风积沙的厚度。如果厚度仍还大(未达设计要求),则继续振动压实,并继续进行高程测量,直到振动压实后风积沙的厚度与设计要求相同或相差不多时为止。需要说明的是,用振动夯人工压实风积沙,压实效果明显要比用振动压路机好,尤其是在振动压实试槽壁边的风积沙时。用振动夯人工压实风积沙首先可以在试槽边很好地压实风积沙;其次,振动夯较弱的振动压实力可通过以较小的压实厚度及较多的压实遍数来很好地解决,而且也正是因为其有较小的振动压实力,也使得压实度控制变得较容易(在压实度要求较低时,振动压路机较大的振动压实力很容易使压实度超过设计要求)。

(9)完成风积沙在试槽中成型后,拿走橡胶板,再去掉风积沙表层5cm(未垫橡胶板时,表层10cm多厚的风积沙总是处于松散状,不能压实,故要去掉此层,野外测定时须这么做。但在垫橡胶板后,上述现象基本不存在了,但为了保证风积沙密度的均匀性,该项目研究在进行试验时还是去掉5cm的表层风积沙)并刮平风积沙表面(图3-60)。

(10)在正式进行承载板试验前,测定风积沙含水量,一般取4~6个样;含水量较高时还需在不同深度取样,进行含水量测定。承载板试验完成后,有时会用环刀进行密度测定试验,以将其与高程测量确定的结果相对比。

图3-58 振动压实风积沙

图3-59 振动压实过程中进行高程测量(测点为橡胶板上的标注)

图3-60 成型的风积沙去掉表层5cm左右,并用水平尺刮平

(11)在成型好的风积沙表面进行承载板试验。该项目研究的试槽主要是为直径30cm的承载板所设计的。按设计时的构想,在2.1m×2.1m试验面积上,布设直径为30cm的承载板测定9个,如图3-61所示。在图3-62中,相邻测点中心(圆心)之间的距离为60cm,也就是2倍的承载板直径,或可以说相邻测点间的距离为1倍的承载板直径;在靠近试槽边缘的测点,测点中心(圆心)距试槽边界的距离为45cm,也就是1.5倍的承载板直径,或可以说靠近试槽边缘的测点距试槽边缘的距离为1倍的承载板直径。之所以如此,主要是参考室内回弹模量测定的小承载板试验,后者试验所用击实筒直径为15.2mm,试验所用小承载板直径为5mm,承载板圆心距击实筒边缘的距离为1.5倍的承载板直径,或可以说承载板边缘至击实筒边缘的距离为1倍的承载板直径。这样的设想有其理论依据,且这样的设计后经试验证明也是可行的。后来的室内试槽试验结果表明,试验结果基本上没有受到试槽边界作用的影响。

图3-61 在室内试槽中进行风积沙回弹模量测定

有鉴于此,在以其他直径的承载板进行试验时,在测点的布设上基本上也都采用了上述原则,以避免边界作用的影响及其相互影响;例外的只有直径为50cm的承载板,但承载板直径为50cm的试验数据只是作为参考的试验数据。

图3-62 承载板试验测点分布示意图

(12)按照上述方法在整个层面上做完试验后,再下挖15~20cm。下挖好后,再用水平尺整平。然后再按上述的测点分布进行承载板试验,直到完成这一层面的承载板试验。第二层做完后,一般不再做第三层,主要原因是测点与反力架间垂直距离过大,不利于试验顺利进行,且还有一定的危险;但有时也有做第三层的。

(13)在室内试槽中的承载板试验做完后,将风积沙从试槽中挖出。挖出的风积沙有两种对待方式。第一种是还需要继续保持风积沙的含水量(在做同一含水量在不同压实度条件下的回弹模量试验时需要这样),则将风积沙堆成堆,并用塑料薄膜紧紧盖住风积沙,以防止水分蒸发。第二种是需要使风积沙风干,则将风积沙摊撒在地面上,并经常去翻动,以加快风积沙风干速度(图3-63)。

图3-63 在室内试槽中进行风积沙回弹模量测定

需特别指出的是,在该项目研究中,室内大型试槽中成型风积沙密度主要是利用高程测量而得到的。水准测量系统误差与偶然误差相比是很小的,因而可忽略不计;而一次观测的偶然误差Δm=±0.5mm。风积沙成型厚度是以两次观测的数据相减而得到的。根据误差传播理论,若偶然误差Δm=±0.5mm,系统误差忽略不计,则在某一测点的一次测量数据中,系统误差Δb=0,偶然误差Δm=±0.5mm;以两次测量所得数据之差而得到的新数据,其误差同样为:两次系统误差Δb的累积,为系统误差,等于0;两次偶然误差Δm的累积,为±1mm;总误差为±1mm。

假设风积沙成型厚度设计为20cm(虽然实际压实后会略多或略少一点)。若将实际压实后的成型厚度均以20cm计,则成型的风积沙其干密度的总误差为±1mm/200=±0.005mm。如此一来,通过高程测量而得知的成型干密度并不一定是其准确值。其准确值在此量测值的(1+0.005)mm~(1-0.005)mm。由此可知其误差很小,假如通过高程量测而得知的干密度为1.7500g/cm3,则其准确值应在1.741~1.759g/cm3,误差在0.01g/cm3左右。而用环刀法进行风积沙密度测定,则最有经验的试验者利用此方法进行试验之误差也在0.03g/cm3左右。此外,利用高程测量来确定风积沙密度的方法虽然较烦琐(需给沙样称量),但不会在试验过程中导致破坏现象的出现。正因为如此,该项目研究在确定试槽中成型风积沙密度时主要采用高程测量法,环刀法所测数据则为补充与对比性的数据。

3.1.4.2 塔克拉玛干沙漠风积沙回弹模量室内试槽试验

2002年9月,在室内大型试槽还在修筑时,该项目研究人员专门去塔克拉玛干沙漠腹地采取风积沙样品16t(样品编号塔克拉玛干沙漠腹地风积沙),用车运回到该项目研究的米泉试验站。对此塔克拉玛干沙漠腹地风积沙样品进行的有关试验结果如下。

(1)取样地点见表3-37。

表3-37 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙样品情况一览表

注:风积沙样品一般取自流动的沙面表层,即流动沙丘取自沙丘表面的表层(表面以下5cm左右采取风积沙样品),半固定沙丘则取自顶部风沙活动部位的表层。

(2)粒度成分见表3-38。

表3-38 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙样品粒度组成

(3)化学成分见表3-39,矿物成分见表3-40,含盐量见表3-41。

(4)渗透试验结果见表3-42。

(5)振动压实与重型击实试验结果见表3-43和表3-44。

表3-39 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙的化学成分 (%)

表3-40 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙试验样品的矿物成分

(续表)

表3-41 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙的含盐量

表3-42 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙的渗透试验成果表

表3-43 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙振动压实试验成果表

表3-44 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙重型击实试验成果表

此外,试验还知塔克拉玛干沙漠腹地风积沙样品的比重为2.68g/cm3,相对密度试验得最大干密度为1.651g/cm3,最小干密度为1.308g/cm3

由击实曲线所得的特征点见表3-45。

表3-45 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙击实试验特征点

注:1.第1组下栏的数字分别为风干含水量以及风干含水量状态下的击实密度(不是干密度)。
2.所谓最大干密度,就是在此含水量下该沙样压实所能达到的最大干密度,这时的压实度为100%。

1)风干状态下的回弹模量试验

(1)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量是风干状态(接近零)、压实度为100.09%,试验时采用承载板直径为50cm、30cm、20cm、10cm的条件下,测得的结果见表3-46。

表3-46 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

注:D表示承载板直径;Eg表示回弹模量平均值;S表示标准差;Cv表示变异系数;Es表示回弹模量设计值(二、三级公路)。

试验结果表明:

①用振动夯压实塔克拉玛干沙漠腹地风积沙,在风干状态下,成型所得最大干密度为1.630g/cm3,压实度100.09%。试验表明,对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙来说,用振动夯人工振动夯实风积沙所得的最大干密度与振动击(压)实试验所得的最大干密度是相近的。一方面表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行的办法,另一方面也说明通过试验所确定的标准干密度是比较合理的。而此标准干密度是以振动压实试验结果所确定的(在风干状态即含水量极低的条件下,振动压实所得的最大干密度要明显大于重型击实所得的最大干密度)。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。之所以如此,主要原因有二。

一是在试验中读取的百分表读数(回弹变形读数)较小,而在试验过程中读取百分表及进行加减计算的误差可达1mm,因此其较小的试验数据(回弹变形读数)受误差影响较大,较大的影响使其不再表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律,而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况。

二是承载板直径为10cm时,在试验过程中常常在回弹变形还远小于1mm时,就因为风积沙路基出现剪切破坏现象(标志是在加载过程中,路基沉降不能停止,变形量常可超过10mm,即百分表读数的1000)而使试验无法再进行下去。受此因素的影响,所测试验数据中实际上已有部分数据是在路基已出现局部剪切破坏的情况下(表现为加载过程中,路基下降较大,也即变形较大)得到的。在路基出现局部剪切破坏的情况下,路基变形较大,并且在加载1min及卸载1min后,量测路基变形的百分表仍不能完全稳定(还在动,只是变化速度越来越慢而已)。在加载与卸载1min时量测路基变形的百分表仍不能完全稳定的情况下,按照规范规定的要求读取路基变形,则此数值会在不同序次的试验时出现较大的波动。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-46中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-46中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-47。

表3-47 压实度为100.09%时回弹模量设计值计算结果

注:D表示承载板直径;S表示标准差;表示回弹模量平均值;Eos表示回弹模量设计值。

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(2)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为99.90%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-48。

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

表3-48 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④表3-48中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-48中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-49。

表3-49 压实度为99.90%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑥当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。这一方面反映出路基回弹模量随试验用承载板直径增加而增加的规律,但更为主要的是在后来的研究中(见本书后面有关章节)发现,试验所用的50cm承载板,厚度2cm,重达30多千克,却在试验中发生翘曲现象,表现为在同一压力条件下把量测变形的百分表放在承载板不同的位置时的量测结果不同:越靠近承载板中心,量测的结果也越大,由此计算而得的回弹模量值也越小;反之相反,越靠近承载板中心,量测的结果也越小,由此计算而得的回弹模量值也越大。而在试验时,量测变形的百分表是放在承载板的边缘的,故而偏大。由此因素影响,可认为表中有关承载板为50cm的试验数据并不准确,试验数据仅做参考用。后来试验所采用的50cm承载板,厚度5cm,重达76多千克,基本上避免了翘曲现象的出现,试验数据也较为准确。

(3)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为98.91%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-50。

表3-50 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。原因前已述及。但压实度为98.91%的与压实度更高的相比,其增幅已在变小,表现为当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~7MPa,并多在1~3MPa。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

表3-50中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-50中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-51。

表3-51 压实度为98.91%时回弹模量设计值计算结果

④从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑤当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。

(4)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为97.06%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-52。

表3-52 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。原因前已述及。但压实度为97.06%的与压实度更高的相比,其增幅已在变小,表现为当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~7MPa,并多在1~3MPa。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④表3-52中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-52中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-53。

表3-53 压实度为97.06%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑥当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。

(5)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为94.70%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-54。

表3-54 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。原因前已述及。但压实度为94.70%的与压实度更高的相比,其增幅已在变小,表现为当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~5MPa,并多在1~2MPa。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。但在风积沙路基压实度一般时,其波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为两级,有时甚至为一级)就出现剪切破坏现象。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小(但承载板为10cm者因上述原因而除外)。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④表3-54中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-54中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-55。

表3-55 压实度为94.70%时回弹模量设计值计算结果

(续表)

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大(但承载板为10cm者因上述原因而除外)。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(6)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为91.72%条件下(为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-56。

表3-56 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa,但波动性较大。主要原因在于,在压实度很低的情况下,在加载过程中路基下沉量较大,较大的下沉导致风积沙密度增加,尤其是表层的;密度的增加导致试验所得回弹模量值也变大;在加载压力较小时,压力影响范围有限,多在表层附近,受密度加大的影响较大,故试验所测得的回弹模量值也较大;而加载压力较大时,压力影响范围大,故受表层密度增加的影响小,试验所测得的回弹模量值也较小。

②在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm时,试验所得风积沙路基回弹模量波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为两级,有时甚至为一级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④表3-56中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-56中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-57。

表3-57 压实度为94.70%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大(但承载板为10cm者因上述原因而除外)。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑥当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。

2)含水量4%左右的回弹模量试验

(1)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为4%左右、压实度为99.28%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-58。

表3-58 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量4%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实塔克拉玛干沙漠腹地风积沙,在含水量为4%左右时,成型所得最大干密度为1.484g/cm3,压实度99.28%。试验表明,对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙来说,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度与振动击(压)实试验所得最大干密度是相近的。这一方面表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行之办法,另一方面也说明通过试验所确定的标准干密度是比较合理的。而此标准干密度是以重型击实试验结果所确定的(在风干状态即含水量极低的条件下,重型击实所得的最大干密度与振动压实所得的最大干密度相近,且前者一般都略大于后者)。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤表3-58中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-58中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-59。

表3-59 压实度为99.25%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑦当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。因承载板厚度较小,试验中发生翘曲现象,试验数据仅做参考用。

(2)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为4%左右、压实度为93.02%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-60。

表3-60 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量4%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据既不像在压实度较高时那样,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增加,也不像在压实度较低时那样,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,而是表现得相对平稳,波动性不大。之所以如此,原因在于压实度处于较高与较低之间,而两后者所导致的各级荷载下风积沙路基回弹模量与承载板上荷载变化之间的规律,前已述及。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-60中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-60中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-61。

表3-61 压实度为93.02%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑥当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。因承载板厚度较小,试验中发生翘曲现象,试验数据仅做参考用。

(3)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为4%左右、压实度为88.51%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-62。

表3-62 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量4%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现为,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少的幅度不大,多在1~2MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为两级,有时甚至为一级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤表3-62中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-62中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-63。

表3-63 压实度为88.51%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑦当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。因承载板厚度较小,试验中发生翘曲现象,试验数据仅做参考用。

3)含水量7%左右的回弹模量试验

(1)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为7%左右、压实度为97.70%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-64。

表3-64 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量7%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据既不像在压实度较高时那样,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增加,也不像在压实度较低时那样,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,而是表现得相对平稳,波动性不大。之所以如此,原因在于压实度处于较高与较低之间,而两后者所导致的各级荷载下风积沙路基回弹模量与承载板上荷载变化之间的规律,前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,当承载板直径较大时,试验数据较为明显地表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而当承载板直径较小时,试验数据又较为明显地表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少的规律。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-64中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-64中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-65。

表3-65 压实度为97.70%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑥当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。因承载板厚度较小,试验中发生翘曲现象,试验数据仅做参考用。

(2)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为7%左右、压实度为88.22%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-66。

表3-66 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量7%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现为,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为四级,有时甚至为两级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤表3-66中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-66中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-67。

表3-67 压实度为88.22%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑦当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。原因前已述及。因承载板厚度较小,试验中发生翘曲现象,试验数据仅做参考用。

4)含水量10%左右的回弹模量试验

(1)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为10%左右、压实度为103.57%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-68。

表3-68 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量10%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实塔克拉玛干沙漠腹地风积沙,在含水量为10%左右时,成型所得最大干密度为1.556g/cm3,压实度103.57%。试验表明,对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙来说,在含水量为10%左右时,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度比振动击(压)实试验所得最大干密度要明显得大。一方面表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行的办法,另一方面也说明通过振动压实及重型击实试验所确定的标准干密度在含水量为10%左右时是明显偏小的。由于振动压实试验及重型击实试验在确定最大干密度方面有误差(试验时试验含水量不一定等于预定值,而根据击实曲线而定的最大干密度总是有误差的,有时误差还较大),因而有时会出现这样的情况。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤表3-68中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-68中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-69。

表3-69 压实度为103.57%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(2)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为10%左右、压实度为97.45%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-70。

表3-70 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量10%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa,但波动性较大。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm、20cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-70中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-70中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-71。

表3-71 压实度为97.45%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(3)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为10%左右、压实度为94.61%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-72。

表3-72 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量10%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~5MPa,并多在1~2MPa,但波动性较大。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm、20cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-72中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-72中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-73。

表3-73 压实度为94.61%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(4)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为10%左右、压实度为89.70%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-74。

表3-74 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量10%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~8MPa,并多在1~4MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为五级,有时甚至为三级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤表3-74中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-74中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-75。

表3-75 压实度为89.70%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

5)含水量18%左右的回弹模量试验

(1)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为18%左右、压实度为104.66%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-76。

表3-76 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量18%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实塔克拉玛干沙漠腹地风积沙,在含水量为18%左右时,成型所得最大干密度为1.600g/cm3,压实度104.66%。试验表明,对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙来说,在含水量为18%左右时,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度比振动击(压)实试验所得最大干密度要明显得大。一方面表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行的办法,另一方面也说明通过振动压实及重型击实试验所确定的标准干密度在含水量为18%左右时是明显偏小的。由于振动压实试验及重型击实试验在确定最大干密度方面有误差(试验时试验含水量不一定等于预定值,而根据击实曲线而定的最大干密度总是有误差的,有时误差还较大),因而有时会出现这样的情况。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。(www.xing528.com)

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-76中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-76中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-77。

表3-77 压实度为104.66%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(2)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为18%左右、压实度为103.70%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-78。

表3-78 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量18%左右的回弹模量试验结果整理

①在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为30cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

②与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

③将表3-78中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-78中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-79。

表3-79 压实度为103.70%时回弹模量设计值计算结果

(3)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为18%左右、压实度为95.14%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-80。

表3-80 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量18%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa,但波动性较大。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm时,试验数据所表现出的规律,是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-80中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-80中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-81。

表3-81 压实度为95.14%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(4)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为18%左右、压实度为94.91%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-82。

表3-82 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量18%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~8MPa,并多在1~4MPa,但波动性较大。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm、30cm时,试验数据所表现出的规律,是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-82中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-82中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-83。

表3-83 压实度为94.91%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(5)塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量为18%左右、压实度为90.04%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-84。

表3-84 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙在含水量18%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~8MPa,并多在1~4MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为五级,有时甚至为三级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-84中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-84中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-85。

表3-85 压实度为90.04%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

将上述对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙样品进行的所有回弹模量试验结果进行汇总,汇总得到的数据见表3-86。在表3-86中出现压实度大于100%的情况。之所以如此,原因在于由振动压实或重型击实试验所确定的标准密度有些偏低。对此进行修正后,将此表中的最大压实度限定为100%而重新确定标准密度后,得到的试验结果汇总见表3-87(含水量为7%左右时的压实度未进行调整,原因是当时振动夯出了故障,对路基的压实能力降低,在振动压实许多遍后,压实度只能达97.7%左右,这一结果与标准密度的确定是否合理基本上无关)。由表3-86得到的在不同压实度条件下直径为30cm的承载板的试验结果为图3-64,含水量为风干状态下时在不同压实度条件下的30cm承载板试验结果为图3-65,压实度为100%时在不同含水量条件下的30cm承载板试验结果为图3-66。

表3-86 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙回弹模量试验结果汇总(一)

(续表)

表3-87 塔克拉玛干沙漠腹地风积沙回弹模量试验结果汇总(二)

从图3-64可看出,风积沙路基回弹模量与其压实度有明显的正相关关系,这种正相关关系不为线性,却也类似两条直线的组合。在压实度小于99%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,但增加速率较慢;在压实度大于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,且增加速率较快。风积沙路基回弹模量与其压实度之间可用式(3-2)表示:

图3-64 不同压实度条件下承载板试验结果

图3-65 不同压实度条件下承载板试验结果

图3-66 不同含水量条件下承载板试验结果

式中 E0——风积沙路基回弹模量平均值(MPa);

   x——风积沙路基压实度(%);

   R——相关系数

从图3-65同样可以看出,在风干含水量条件下,风积沙路基回弹模量与其压实度有明显的正相关关系,这种正相关关系不为线性,却也类似两条直线的组合。在压实度小于99%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,但增加速率较慢;在压实度大于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,且增加速率较快。除了在风干含水量条件下外,在其他含水量条件下也有类似的结论,不多述之。

从图3-66可以明显地看出,风积沙路基中的含水量对风积沙路基回弹模量的影响不大,且也不存在线性等关系。在图3-65中的风积沙路基回弹模量为数个数据的平均值。但大量的试验结果表明,即使在同一密度及同一含水量条件下,试验测定的风积沙路基回弹模量也是有差异的,这种差异可以理解成试验方法或试验仪器等因素所造成,造成的数据差异多在5~15MPa,平均10MPa左右。有此因素存在,若将图3-65中的数据进行适当调整,则可减少图3-66的曲线起伏,而更接近直线。这也就是说,如果考虑到试验数据中存在的误差因素,则可认为含水量对风积沙路基回弹模量的影响是不大的。

3.1.4.3 古尔班通古特沙漠风积沙回弹模量室内试槽试验

2002年9月初,在室内大型试槽还在修筑时,该项目研究人员专门去古尔班通古特沙漠腹地,采取风积沙样品16t(样品编号试1或古尔班通古特沙漠腹地风积沙),用车运回到该项目研究的米泉试验站。对此古尔班通古特沙漠腹地风积沙样品进行的有关试验结果如下。

(1)取样地点见表3-88。

(2)粒度成分见表3-89。

表3-88 古尔班通古特沙漠腹地风积沙样品情况一览表

注:风积沙样品一般取自流动的沙面表层,即流动沙丘取自沙丘表面的表层(表面以下5cm左右采取风积沙样品),半固定沙丘上则取自顶部风沙活动部位的表层。

表3-89 古尔班通古特沙漠腹地风积沙样品粒度组成

(3)化学成分见表3-90,矿物成分见表3-91,含盐量为表3-92。

(4)渗透试验结果见表3-93。

(5)振动压实与重型击实试验结果见表3-94和表3-95。

表3-90 古尔班通古特沙漠腹地风积沙的化学成分 (%)

表3-91 古尔班通古特沙漠腹地风积沙试验样品的矿物成分

表3-92 古尔班通古特沙漠腹地风积沙的含盐量

表3-93 古尔班通古特沙漠腹地风积沙的渗透试验成果表

表3-94 古尔班通古特沙漠腹地风积沙振动压实试验成果表

表3-95 古尔班通古特沙漠腹地风积沙重型击实试验成果表

此外,试验还知古尔班通古特沙漠腹地风积沙样品的比重为2.65g/cm3,相对密度试验得最大干密度为1.987g/cm3,最小干密度为1.508g/cm3

由击实曲线所得的特征点见表3-96。

表3-96 古尔班通古特沙漠腹地风积沙击实试验特征点

注:1.第1组下栏的数字分别为风干含水量以及风干含水量状态下的击实密度(不是干密度)。
2.所谓最大干密度,就是在此含水量下该沙样压实所能达到的最大干密度,这时的压实度为100%。

1)风干状态下的回弹模量试验

(1)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为99.6%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-97。

表3-97 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实古尔班通古特沙漠腹地风积沙,在风干状态下,成型所得最大干密度为1.948g/cm3,压实度100.46%。试验表明,对古尔班通古特沙漠腹地风积沙来说,在风干状态下,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度与振动击(压)实试验所得最大干密度相近。这方面表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行的办法,另一方面也表明由振动压实试验所确定的标准干密度是合理的。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-97中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-97中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-98。

表3-98 压实度为99.6%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

⑦在前文所提及的试验数据中,有些试验的结果是,当承载板直径为50cm时,试验测得风积沙路基回弹模量值明显要高于当承载板直径为30cm、20cm、10cm时试验测得的风积沙路基回弹模量值。之所以出现这种情况,主要原因是试验所用的50cm承载板,厚度2cm,重达30多千克,却在试验中发生翘曲现象,表现为在同一压力条件下把量测变形的百分表放在承载板不同的位置时的量测结果不同:越靠近承载板中心,量测的结果也越大,由此计算而得的回弹模量值也越小;反之相反,越靠近承载板中心,量测的结果也越小,由此计算而得的回弹模量值也越大。这一现象就是在该次试验中发现的。使用厚度为2cm、直径为50cm承载板,因试验中发生翘曲现象,将量测变形的百分表放在承载板不同的位置时的量测结果有很大不同,试验结果从51.4~195.5MPa不等,差异非常大,竟相差近4倍。有此因素影响,可认为表中有关承载板为50cm的试验数据并不准确,试验数据仅做参考用。后来试验所采用的50cm承载板,厚度5cm,重达76多千克,基本上避免了翘曲现象的出现,试验数据也较为准确。

(2)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为97.77%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-99。

表3-99 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~5MPa,并多在1~2MPa,但波动性较大。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm时,试验数据所表现出的规律是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-99中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-99中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-100。

表3-100 压实度为97.77%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(3)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为风干状态、压实度为90.34%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-101。

表3-101 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在风干状态下回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为三级,有时甚至为一级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-101中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-101中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-102。

表3-102 压实度为90.34%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

2)含水量4.5%左右的回弹模量试验

(1)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为4.5%左右、压实度为97.46%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-103。

表3-103 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量4.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实古尔班通古特沙漠腹地风积沙,在含水量为4.5%左右时,成型所得最大干密度为1.861g/cm3,压实度97.46%。试验表明,对古尔班通古特沙漠腹地风积沙来说,在含水量为4.5%时,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度明显要比振动击(压)实试验所得最大干密度小。这表明在含水量为4.5%时,由重型击实试验所确定的标准干密度明显偏大。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-103中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-103中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-104。

表3-104 压实度为97.46%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(2)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为4.5%左右、压实度为94.36%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-105。

表3-105 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量4.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~7MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm时,试验数据所表现出的规律是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-105中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-105中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-106。

表3-106 压实度为94.36%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(3)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为4.5%左右、压实度为94.36%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-107。

表3-107 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量4.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~7MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm时,试验数据所表现出的规律是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-107中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-107中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-108。

表3-108 压实度为94.36%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(4)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为4.5%左右、压实度为90.61%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-109。

表3-109 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量4.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~5MPa,并多在1~2MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm、20cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm时,试验数据所表现出的规律是介于上述①、②之间的,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei有时随之增加,有时随之减少,但增加与减少得都不多。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-109中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-109中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-110。

表3-110 压实度为90.61%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(5)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为4.5%左右、压实度为88.99%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-111。

表3-111 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量4.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为四级,有时甚至为三级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-111中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-111中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-112。

表3-112 压实度为88.99%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

3)含水量8.5%左右的回弹模量试验

(1)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为8.5%左右、压实度为98.45%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-113。

表3-113 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量8.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①用振动夯压实古尔班通古特沙漠腹地风积沙,在含水量为8.5%左右时,成型所得最大干密度为1.900g/cm3,压实度98.45%。试验表明,对古尔班通古特沙漠腹地风积沙来说,在含水量为8.5%时,用振动夯人工振动夯实风积沙所得到最大干密度明显要比振动击(压)实试验所得最大干密度小。这表明在含水量为8.5%时,由重型击实试验所确定的标准干密度明显偏大。

②在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律;而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。原因前已述及。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-113中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-113中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-114。

表3-114 压实度为98.45%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(2)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为8.5%左右、压实度为96.32%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-115。

表3-115 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量8.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~4MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-115中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-115中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-116。

表3-116 压实度为96.32%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(3)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为8.5%左右、压实度为94.26%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-117。

表3-117 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量8.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~4MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

④将表3-117中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-117中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-118。

表3-118 压实度为94.26%时回弹模量设计值计算结果

⑤从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(4)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为8.5%左右、压实度为93.02%条件下的室内回弹模量试验结果见表3-119。

表3-119 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量8.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度较低的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增加。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度较低的情况下,承载板直径为10cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~12MPa,并多在1~5MPa。原因前已述及。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-119中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-119中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-120。

表3-120 压实度为93.02%时回弹模量设计值计算结果

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(5)古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量为8.5%左右、压实度为93.02%条件下(基本上为最为疏松的状态,在室内大型试槽中装料后,人工踩过再刮平即可)的室内回弹模量试验结果见表3-121。

表3-121 古尔班通古特沙漠腹地风积沙在含水量8.5%左右的回弹模量试验结果整理

试验结果表明:

①在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为10cm、20cm、30cm、50cm时,试验数据表现出随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~3MPa。原因前已述及。

②在风积沙路基压实度很低的情况下进行试验时,测定所得回弹变形波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,多为五级,有时为四级)就出现剪切破坏现象。

③与压实度较大时的测定结果相比,压实度很低时试验测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要大,而且是当承载板直径较小时波动性大(表现为标准差较大),当承载板直径较大时波动性小(表现为标准差较小)。主要原因在于当路基压实度较小时,加载过程中会引起路基表层密度增加较为明显;这种情况一方面可造成用各种承载板进行试验时的试验数据的波动性增加,另一方面也可导致用较小承载板进行试验时的试验数据的波动性更大(原因前已述及)。

④与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

⑤将表3-121中的数据运用到式(3-1)中(不利季节影响系数取值为1),在进行计算前,先按3倍的标准差舍弃不合理数据,计算结果发现表3-121中无不合理数据,利用这些数据可得到以下结果,见表3-122。

表3-122 压实度为93.02%时回弹模量设计值计算结果

(续表)

⑥从以上试验结果可看出,在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

将上述对古尔班通古特沙漠腹地风积沙样品进行的所有回弹模量试验结果进行汇总,汇总得到的数据见表3-123。在表3-123中出现压实度大于100%的情况。之所以如此,原因在于由振动压实或重型击实试验所确定的标准密度有些偏低,而用振动夯振动压实风积沙时超达了这样的密度。此外,在表3-123中还出现了压实度明显小于100%的情况。之所以如此,原因在于由振动压实或重型击实试验所确定的标准密度有些偏大,而用振动夯振动压实风积沙时达不到这样的密度。对此进行修正后,将此表中的最大压实度限定为100%而重新确定标准密度后,得到的试验结果汇总见表3-124。由表3-124得到的在不同压实度条件下直径为30cm的承载板的试验结果为图3-67,含水量为风干状态下时在不同压实度条件下的30cm承载板试验结果为图3-68,压实度为100%时在不同含水量条件下的30cm承载板试验结果为图3-69。

表3-123 古尔班通古特沙漠腹地风积沙回弹模量试验结果汇总(一)

表3-124 古尔班通古特沙漠腹地风积沙回弹模量试验结果汇总(二)

从图3-67可看出,风积沙路基回弹模量与其压实度有明显的正相关关系,这种正相关关系不为线性,却也类似两条直线的组合。在压实度小于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,但增加速率较慢;在压实度大于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,且增加速率较快。风积沙路基回弹模量与其压实度之间可用式(3-3)表示:

图3-67 不同压实度条件下承载板试验结果

式中 E0——风积沙路基回弹模量平均值(MPa);

   x——风积沙路基压实度(%);

   R——相关系数。

从图3-68同样可以看出,在含水量一定的条件下,风积沙路基回弹模量与其压实度有明显的正相关关系,这种正相关关系不为线性,却也类似两条直线的组合。在压实度小于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,但增加速率较慢;在压实度大于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,且增加速率较快。除了在风干含水量条件下外,在其他含水量条件下也有类似的结论,不多述之。

图3-68 不同压实度条件下承载板试验结果

图3-69 不同含水量条件下承载板试验结果

从图3-69可看出,风积沙路基中的含水量对风积沙路基回弹模量有一定的影响,表现为含水量越大,风积沙路基回弹模量也越大,并且与线性关系很相近。但仔细分析可发现一些问题。

首先,在图3-69中的风积沙路基回弹模量为数个数据的平均值。但大量的试验结果表明,即使在同一压实度及同一含水量条件下,试验测定的风积沙路基回弹模量也是有差异的,这种差异可以理解成试验方法或试验仪器等因素所造成,造成的数据差异多在5~15MPa,平均10MPa左右;有此因素存在,若将图3-69中的数据进行适当调整,则可减少图3-69的曲线的起伏,而使不同含水量时的风积沙路基回弹模量更接近相等。这也就是说,如果考虑到试验数据中存在的误差因素,则可认为含水量对风积沙路基回弹模量的影响是不大的。

其次,如果图3-69中的试验数据与其真值相差不大的话,则由此得出的结论是风积沙的路基回弹模量将随着含水量的增加而增加。这样的试验结果与一般土的性质恰好相反。这样的试验结果很可能是由于试验误差较大而造成。但这样的试验结果也从另一个方面反映风积沙路基含水量对风积沙路基回弹模量不利影响是不大的。

室内大型试槽试验结果表明,风积沙在压实度较大的情况下,承载板直径为30cm时,测得塔克拉玛干沙漠腹地风积沙路基回弹模量平均值在110.3~126.2MPa,平均119.5MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为100.8~113.0MPa,平均105.8MPa。测得古尔班通古特沙漠腹地风积沙路基回弹模量平均值在106.5~156.9MPa,平均134.1MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为97.0~140.9MPa,平均119.4MPa。两种风积沙合在一起测得路基回弹模量平均值在106.5~156.9MPa,平均125.8MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为97.0~140.9MPa,平均111.6MPa。均比规范建议值(60~70MPa)明显得大。

3.1.4.4 风积沙回弹模量室内试槽试验小结

(1)在确定路基回弹模量的各种方法中,只有用大承载板(直径30cm)进行试验,由此确定的路基回弹模量才能既符合实际,且可靠性也有保证。

(2)在研究风积沙在不同密度及不同含水量条件下路基回弹模量及其变化规律时,试验应在室内大型试槽中进行。主要原因在于在野外现场很难找到能满足试验条件的路基,野外试槽试验成本太高,且有些试验条件,如路基含水量等,在野外条件下很难控制。

(3)在室内大型试槽中成型的风积沙能否模拟野外风积沙路基,关键在于成型风积沙的厚度以及测点距试槽边界的距离。只要后两者能大到一定程度,就可使在室内大型试槽中进行大型承载板试验结果与在野外风积沙路基上进行大型承载板试验结果相同或差之不多。

(4)在室内大型试槽中用振动夯成型风积沙与在野外进行的风积沙路基施工基本上相似,但也有所不同。不同之处主要有四点:一是风积沙先经称量后,再装入试槽中(为通过高程测量确定风积沙密度创造了条件);二是用搅拌机拌和风积沙,使风积沙中水分充分均匀地分布;三是风积沙表面上铺橡胶板,以避免振动压实风积沙时,振动作用使风积沙表层无法压实;四是通过高程测量确定风积沙密度。而这四点不同也正是室内大型试槽试验的优势所在。

(5)参考室内回弹模量测定的小承载板试验,在室内试槽中进行承载板试验时,相邻测点中心(圆心)之间的距离不小于2倍的承载板直径;在靠近试槽边缘的测点,测点中心(圆心)距试槽边界的距离不小于1.5倍的承载板直径。实践表明,按此方法进行试验,试验结果基本上没有受到相邻测点及试槽边界作用的影响。

(6)室内试槽试验表明,用振动夯人工压实风积沙所得最大干密度在大部分情况下,与振动压实试验及重型试验所得最大干密度相近;但有时也有明显的差别。前者表明在室内大型试槽中用振动夯成型是可行的办法;后者则表明振动压实试验及重型击实试验所确定的标准干密度也有其不合理之处。

(7)在风积沙路基压实度较大的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般大致情况是,承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~10MPa,并多在1~5MPa。承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律,而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。

(8)在风积沙路基压实度一般的情况下,承载板直径为30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei增加1~5MPa,并多在1~2MPa。承载板直径为20cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少,但减少得不多。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。承载板直径为10cm时,试验数据基本上没有随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei也随之增大的规律,而是表现得较为复杂,有时相对平稳,有时波动性较大,有时甚至出现相反的情况,即随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei反而减少。

(9)在风积沙路基压实度很低的情况下,承载板直径为20cm、30cm、50cm时,试验数据普遍反映的规律是,随着承载板上荷载的增加,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei却随之减少。一般情况是,当承载板上的荷载每增加0.1MPa,各级荷载下的风积沙路基回弹模量Ei减少1~5MPa,并多在1~2MPa。承载板直径为10cm时,试验所得风积沙路基回弹模量波动性更大、更明显,原因在于在试验过程中很快(加载荷载级数很少,有时甚至为一级)就出现剪切破坏现象。

(10)与野外风积沙路基回弹模量测定结果相比,在室内大型试槽中测定的风积沙路基回弹模量,其波动性明显要小,表现为标准差明显得小。野外测定回弹模量时,风积沙路基的压实度及含水量并不能在所有的测点上都保持一致,尤其是当路面为砂砾,且又破坏情况(搓板、坑槽等)较多时;而在室内大型试槽中成型的风积沙,其压实度与含水量基本上是一致的,故而波动性小。

(11)在风积沙路基回弹模量测定时,承载板直径大小对其有一定的影响,表现为承载板直径越大,试验所得路基回弹模量的平均值也越大。之所以如此,原因尚不很清楚,这可能与承载板直径越小,就越容易在试验时出现剪切破坏的现象有关。但用不同直径承载板测定的风积沙路基回弹模量之间的差异并不大,并常常被同一直径承载板试验时较大的数据波动所掩盖。

(12)试验结果表明,在含水量一定的条件下,风积沙路基回弹模量与其压实度有明显的正相关关系。在压实度小于99%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,但增加速率较慢;在压实度大于98%左右时,随着压实度增加,风积沙路基回弹模量也增加,且增加速率较快。

对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙来说,风积沙路基回弹模量与其压实度之间可用式(3-2)表示:

对古尔班通古特沙漠腹地风积沙来说,风积沙路基回弹模量与其压实度之间可用式(3-3)表示:

(13)试验结果表明,即使在同一密度及同一含水量条件下,试验测定的风积沙路基回弹模量也是有差异的,这种差异可以理解成试验方法或试验仪器等因素所造成,造成的数据差异多在5~15MPa,平均10MPa左右。如果考虑到试验数据中存在的此因素影响,则可认为含水量对风积沙路基回弹模量的影响不大。

(14)室内大型试槽试验结果表明,风积沙在压实度较大的情况下,承载板直径为30cm时,测得塔克拉玛干沙漠腹地风积沙路基回弹模量平均值在110.3~126.2MPa,平均119.5MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为100.8~113.0MPa,平均105.8MPa。测得古尔班通古特沙漠腹地风积沙路基回弹模量平均值在106.5~156.9MPa,平均134.1MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为97.0~140.9MPa,平均119.4MPa。两种风积沙合在一起测得路基回弹模量平均值在106.5~156.9MPa,平均125.8MPa;按规范规定方法计算出的风积沙路基回弹模量设计值(二、三级公路)为97.0~140.9MPa,平均111.6MPa。均比规范建议值(60~70MPa)明显得大。

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