一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法，步驟是：1、路基填筑前取代表性軟巖試樣，對(duì)其依次進(jìn)行0、1、3、5次干濕循環(huán)試驗(yàn)，并在每次干濕循環(huán)試驗(yàn)后對(duì)其進(jìn)行篩分試驗(yàn)，求取相應(yīng)粒組分維數(shù)；2、檢測(cè)路基的最后兩遍壓實(shí)沉降差；3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖試樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確定其粒組分維數(shù)；4、根據(jù)步驟2的檢測(cè)結(jié)果，并結(jié)合步驟1和步驟3所得的粒組分維數(shù)比較結(jié)果，對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。此方法考慮到公路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中氣候變化對(duì)軟巖路基填料的長(zhǎng)期影響，將現(xiàn)場(chǎng)碾壓后的粒組狀態(tài)與受多次干濕循環(huán)效應(yīng)影響后才長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定的粒組狀態(tài)之間建立了比較基準(zhǔn)，相對(duì)于一般的物理力學(xué)填筑指標(biāo)，評(píng)價(jià)效果更好。
【專利說明】
一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于道路路基填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域，更具體涉及一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量 的方法。適用于各類軟巖填料填筑道路路堤的質(zhì)量評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于路堤填筑壓實(shí)質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外提出了多種壓實(shí)檢測(cè)方法和檢測(cè)指標(biāo)，不同的行 業(yè)和部門采用的指標(biāo)不同，這些指標(biāo)可分為二類：
[0003] -類是物理指標(biāo)，包括壓實(shí)度、相對(duì)密實(shí)度、孔隙率等。這些指標(biāo)能準(zhǔn)確地反映填 土被壓實(shí)的程度，是路堤填筑壓實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)中使用歷史最久，應(yīng)用最廣的檢驗(yàn)指標(biāo)，但這些 物理指標(biāo)僅能間接反映填料的力學(xué)性能。
[0004] 第二類是力學(xué)指標(biāo)，主要包括地基系數(shù)K30、二次變形模量Ev2、動(dòng)態(tài)變形模量Evd、 CBR、回彈模量等。由于這些指標(biāo)直接反映路堤填土的強(qiáng)度、變形性能。因此，可根據(jù)這些指 標(biāo)直接評(píng)價(jià)路堤的承載能力和抗變形能力，判斷能否滿足線路上部結(jié)構(gòu)的要求。然而，對(duì)于 軟巖路堤，常規(guī)的填筑壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)方法、控制指標(biāo)及質(zhì)量評(píng)價(jià)方法存在如下幾個(gè)問題：
[0005] 1)軟巖種類繁多，巖性各不相同，風(fēng)化程度也不一樣，粒徑相差懸殊，不論是采用 物理指標(biāo)還是力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù)都非常離散，不能作為很好的評(píng)價(jià)依據(jù)。
[0006] 2)軟巖填料具有易崩解的特性。目前采用的檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法，都是基于檢測(cè)時(shí)的 工程狀態(tài)，未能與軟巖路堤投入運(yùn)營(yíng)后的長(zhǎng)期狀態(tài)聯(lián)系起來。部分軟巖填料具有難以破碎 卻易于崩解的特性，用其填筑路堤時(shí)，即使物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)時(shí)都滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng) 歷幾個(gè)雨季后，路堤仍會(huì)產(chǎn)生較大的工后沉降。
[0007] Mandelbrot于1982年創(chuàng)立了分形幾何學(xué)，為描述繁雜的社會(huì)生活和自然景象，以 及探索物質(zhì)世界背后的復(fù)雜機(jī)制提供了簡(jiǎn)潔的工具，系統(tǒng)在局部以某種方式與整體相似是 分形最基本的特征。其后，F(xiàn) r e i s e η等用它來描述巖土工程領(lǐng)域中巖土粒子的孔隙面積； Brakensiek等用于描述孔隙尺寸分布;Matsushita等將其用于巖土的顆粒分布描述;我國(guó) 自20世紀(jì)80年代起，王謙源等將分形幾何應(yīng)用于巖石微結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性描述，建立了巖石 分形力學(xué)，在裂紋的拓展、節(jié)理力學(xué)、損傷統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論、破碎等問題的研究上取得了突破 性進(jìn)展。劉曉明、蘇永華、趙明華等人的研究表明，軟巖的崩解破碎過程具有自相似性，可以 用分形理論來描述，崩解破碎后顆粒的質(zhì)量-粒度存在一定的關(guān)系，可以利用這種關(guān)系對(duì) 不同巖性的軟巖崩解破碎狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0008] 室內(nèi)試驗(yàn)表明，在經(jīng)歷5次干濕循環(huán)后，軟巖崩解物的顆粒粒度變化逐漸趨于緩 慢。這是因?yàn)殡S著軟巖崩解過程的發(fā)展，顆粒整體粒徑不斷減小，小顆粒數(shù)目不斷增多，但 小顆粒內(nèi)部缺陷較少，強(qiáng)度較大，繼續(xù)發(fā)生破碎所需要的能量和時(shí)間都很大，所以，當(dāng)崩解 破碎到一定程度后，崩解破碎過程將趨于停滯。因此可以將軟巖填料5次干濕循環(huán)后的粒組 狀態(tài)，視為軟巖填料的長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。
[0009] 基于以上理論及試驗(yàn)成果，通過將軟巖填料現(xiàn)場(chǎng)碾壓后的粒組狀態(tài)與其長(zhǎng)期相對(duì) 穩(wěn)定時(shí)的粒組狀態(tài)之間建立比較基準(zhǔn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)效果的檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)軟巖路堤填 筑質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，為彌補(bǔ)現(xiàn)有軟巖路堤填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的不足，目 的是在于提供了一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法。該方法考慮到公路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中氣 象變化對(duì)軟巖路基填料粒組的影響，并將軟巖填料室內(nèi)5次干濕循環(huán)試驗(yàn)后的粒組狀態(tài)視 為軟巖填料長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，通過將軟巖填料現(xiàn)場(chǎng)碾壓后的粒組狀態(tài)與其長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定 狀態(tài)時(shí)的粒組狀態(tài)之間建立比較基準(zhǔn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)效果的檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)軟巖路堤填 筑質(zhì)量的評(píng)價(jià)。軟巖種類繁多，巖性和風(fēng)化程度各異，崩解性能也各不相同，此方法能夠?qū)?現(xiàn)對(duì)各類軟巖填料的路堤填筑質(zhì)量的評(píng)價(jià)。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0012] -種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法，其步驟是：
[0013] 步驟1、路基填筑前取代表性軟巖試樣，對(duì)其依次進(jìn)行0、1、3、5次干濕循環(huán)試驗(yàn)，并 在每次干濕循環(huán)試驗(yàn)后對(duì)其進(jìn)行篩分試驗(yàn)求取相應(yīng)粒組分維數(shù)(^、^、出^^和相關(guān)系數(shù)； [0014]步驟2、檢測(cè)軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差S;
[0015] 步驟3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖試樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，求取相應(yīng)粒組分維數(shù)(Dx)和相關(guān) 系數(shù)；
[0016] 步驟4、對(duì)步驟1和步驟2中求得的分維數(shù)進(jìn)行比較，并結(jié)合步驟3中檢測(cè)的路基壓 實(shí)沉降差指標(biāo)對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。
[0017]所述步驟1中代表性軟巖試樣，是指在路塹挖方段或取土坑任意挖取擬用來填筑 路堤的最大粒徑小于300mm軟巖試樣200kg，再用四分法取出兩份，每份約50kg，分別記為 "第1組"和"第2組"軟巖試樣。
[0018]所述步驟1中干濕循環(huán)試驗(yàn)過程為:不進(jìn)行浸水飽和烘干失水的操作(直接對(duì)軟巖 試樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)），此為〇次干濕循環(huán)試驗(yàn);將同組篩分后的軟巖試樣重新混合均勻放入 托盤(托盤尺寸:60cm X 40cm X 4cm，每個(gè)托盤約裝15~20kg軟巖試樣），將托盤放入水槽，并 緩慢注入清水使水面高于軟巖試樣5_以上，浸泡10 - 15h，完成浸水飽和過程，之后將同組 裝有軟巖試樣的托盤同時(shí)放入烘箱烘干，完成失水過程，烘箱溫度設(shè)為45-50°C，烘干時(shí)長(zhǎng) 定為20 - 25h，烘干后冷卻至室溫(20 - 25°C，以下相同），取出。此為1次干濕循環(huán)試驗(yàn)。再重 復(fù)此干濕循環(huán)試驗(yàn)兩次既是完成了第3次干濕循環(huán)操作，以此類推。
[0019] 所述步驟1和步驟3中的篩分試驗(yàn)，所需試驗(yàn)儀器有：⑴圓孔篩，孔徑100mm，80mm， 60mm，40mm，20mm，10mm，5mm，2mm，1mm，0 · 5mm;0 · 25mm，0.1mm; (2)鎊砰，稱量500kg，最小分度 值200g;稱量100kg或50kg，最小分度值50g; (3)臺(tái)秤，稱量10kg，最小分度值5g; (4)天平，稱 量5000g，最小分度值lg;稱量200g，最小分度值O.Olg。將軟巖試樣進(jìn)行篩分，分別計(jì)算不同 粒徑軟巖試樣質(zhì)量占軟巖試樣總質(zhì)量的百分比，形成表1。
[0020]表1軟巖填料篩分試驗(yàn)記錄表
[0022] 對(duì)表1中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表2。
[0023] 表2軟巖填料篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0025] 在上述方案中，所述干濕循環(huán)試驗(yàn)前后每組軟巖試樣的質(zhì)量損失部分應(yīng)計(jì)入篩分 試驗(yàn)粒徑小于0.1mm的軟巖試樣質(zhì)量中。
[0026] 所述步驟1和步驟3中的軟巖試樣粒組分維數(shù)和相關(guān)系數(shù)可以通過最小二乘法對(duì) 篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出。相關(guān)研究表明軟巖崩解破碎后顆粒的質(zhì)量-粒徑存在如 式(1)所示的關(guān)系：
[0028]式中：R為某級(jí)篩孔直徑，M(r<R)為粒徑小于R的顆粒質(zhì)量;Μτ為顆?？傎|(zhì)量，R T為顆 粒的平均粒徑，D為試樣的粒組分維數(shù)。
[0029]將式(1)兩側(cè)同時(shí)取對(duì)數(shù)，可得：
[0033]
，則上次可以改寫為y = a+bx的形式，其中a= (D_3)log (RT)，b = 3-D，b值可以通過最小二乘法對(duì)顆粒分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出，
[0037]
，n為有效的篩孔孔徑個(gè)數(shù)，即在相應(yīng)粒徑范圍內(nèi)，測(cè) 得的M(r<R)值發(fā)生了明顯變化，而在粒徑范圍之外，測(cè)得的M(r<R)值無變化或變化很小。
[0038] r表示兩變量之間的函數(shù)關(guān)系與線性的符合程度，re[-l，l]。|r|4l，x、y間線性 關(guān)系好，|r|-0，x、y間無線性關(guān)系，擬合無意義。這里引入r的意義在于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢 驗(yàn)，如果計(jì)算得到的r>0.95，即認(rèn)為該組試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效;若r<0.95，則認(rèn)為該組試驗(yàn)數(shù)據(jù) 無效，應(yīng)重新補(bǔ)做試驗(yàn)，直至至少有兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足r>0.95的要求。
[0039]所述步驟1的具體實(shí)施步驟：
[0040] 步驟1.1:取最大粒徑小于300mm代表性軟巖試樣200kg，再用四分法取出兩份，每 份約50kg，分別記為"第1組"和"第2組"軟巖試樣。
[0041 ]步驟1.2:對(duì)標(biāo)記好的"第1組"和"第2組"軟巖試樣進(jìn)行0次干濕循環(huán)試驗(yàn)，接著進(jìn) 行篩分試驗(yàn)，并填寫軟巖填料〇次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟巖填料〇次干濕循環(huán)篩分 試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表。
[0042] 步驟1.3:對(duì)步驟1.2中的0次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行一次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第1 次干濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并填寫軟巖填料1次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟 巖填料1次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表。
[0043] 步驟1.4:對(duì)步驟1.3中的1次干濕循環(huán)軟巖試樣再進(jìn)行兩次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第 3次干濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并填寫軟巖填料3次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟 巖填料3次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表。
[0044] 步驟1.5:對(duì)步驟1.4中的3次干濕循環(huán)軟巖試樣再進(jìn)行兩次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第 5次干濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)并填寫軟巖填料5次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟 巖填料5次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表。
[0045] 步驟1.6:將步驟1.1~步驟1.5測(cè)得試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成圖1不同干濕循環(huán)次數(shù)軟巖填 料顆粒級(jí)配曲線。并從圖中確定軟巖填料在干濕循環(huán)狀態(tài)下顆粒粒徑主要變化范圍和有效 篩孔孔徑個(gè)數(shù)η。
[0046] 步驟1.7:選取在不同干濕循環(huán)次數(shù)下顆粒粒徑主要變化范圍所對(duì)應(yīng)的篩孔直徑 與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)，按照說明書所述方法，求取各干濕循環(huán)次數(shù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒組 分維數(shù)(〇0、〇1、〇3、〇5)和相關(guān)系數(shù)。
[0047] 在上述方案中，所述步驟2中軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差，需在壓路機(jī)自重不小 于22噸，分層壓實(shí)層厚不大于400_的條件下測(cè)得。
[0048] 所述步驟2中軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差，對(duì)于填筑完成的每100m長(zhǎng)或每 2500m2路基，選取不少于兩個(gè)斷面，每個(gè)斷面布置不少于5個(gè)點(diǎn)，用水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x分別測(cè)出各 檢測(cè)點(diǎn)經(jīng)倒數(shù)第二遍壓實(shí)后的標(biāo)高H ml和經(jīng)最后一遍壓實(shí)后的標(biāo)高Hm2，兩標(biāo)高之差(Hml-Hm2)即為各檢測(cè)點(diǎn)最后兩遍壓實(shí)沉降差，取各檢測(cè)點(diǎn)最后兩遍壓實(shí)沉降差平均值作為該段 路基最后兩遍壓實(shí)沉降差S
，m表示檢測(cè)點(diǎn)編號(hào)，m= 1，2，3……。
[0049]在上述方案中，所述步驟3中取現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖填料，對(duì)于填筑完成的每100m長(zhǎng) 或每2500m2路基，應(yīng)開挖試坑兩個(gè)，尺寸為300mm X 300mm，深度為本層壓實(shí)層厚300~ 400mm，將兩個(gè)試坑開挖出的填料分別記為"A組"和"B組"軟巖試樣，對(duì)"A組"和"B組"軟巖試 樣進(jìn)行篩分，并分別計(jì)算相應(yīng)軟巖試樣粒組分維數(shù)DxA、D xB和相關(guān)系數(shù)rxA、rxB，則現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后 的軟巖試樣粒組分維數(shù)D x= (DxA+DxB)/2。
[0050] 在上述方案中，所述步驟4中，根據(jù)步驟2中檢測(cè)的軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差 結(jié)果，并結(jié)合步驟1和步驟3粒組分維數(shù)的比較，對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。當(dāng)軟 巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差多5mm，應(yīng)增加碾壓遍數(shù)，直至最后兩遍壓實(shí)沉降差<5mm，再進(jìn) 行現(xiàn)場(chǎng)粒組分維數(shù)的測(cè)試工作；當(dāng)最后兩遍壓實(shí)沉降沉降差<5mm，D x彡D3且Dx彡0.95 X D5 時(shí)，填筑壓實(shí)質(zhì)量合格；當(dāng)最后兩遍壓實(shí)沉降沉降差<5mm，Dx<D3,或Da<0.95XD 5,應(yīng)調(diào)整 碾壓工藝或更換碾壓設(shè)備，如對(duì)路基進(jìn)行翻挖再碾壓或改用羊足碾進(jìn)行碾壓等。
[0051] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0052] 提供一種全新的能有效評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法。由于軟巖種類繁多，礦物 成分和風(fēng)化程度各異，其崩解性也千差萬別，此方法考慮到公路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中氣候變化 對(duì)軟巖路基填料的長(zhǎng)期影響，將軟巖填料室內(nèi)5次干濕循環(huán)試驗(yàn)后的粒組狀態(tài)視為軟巖填 料長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，并在碾壓后的粒組狀態(tài)與軟巖填料長(zhǎng)期相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的粒組狀態(tài) 之間建立比較基準(zhǔn)，相對(duì)于一般的物理力學(xué)填筑指標(biāo)，評(píng)價(jià)效果更好。
【附圖說明】
[0053] 圖1為一種軟巖填料不同干濕循環(huán)次數(shù)顆粒級(jí)配曲線示意圖（第一組;第二組）。 [0054]干濕循環(huán)條件下，該種軟巖填料粒徑變化主要發(fā)生在5~40mm區(qū)間，計(jì)算干濕循環(huán) 粒組分維數(shù)時(shí)，有效篩孔孔徑取5mm、10mm、20mm和40mm，有效篩孔孔徑個(gè)數(shù)η = 4。
[0055] 圖2為一種軟巖填料不同干濕循環(huán)次數(shù)粒組分維數(shù)曲線示意圖。
[0056] 隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增多，該類軟巖填料的粒組分維數(shù)逐漸增大，但增大幅度有 限，說明填料本身的粒組穩(wěn)定性較好。
【具體實(shí)施方式】 [0057] 實(shí)施例1:
[0058] -種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法，其步驟是：（本處以某高速公路某軟巖路堤的 填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)為例）
[0059] 1、路基填筑前取代表性軟巖試樣，對(duì)其依次進(jìn)行0、1、3、5次干濕循環(huán)試驗(yàn)，并在每 次干濕循環(huán)試驗(yàn)后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，繪制圖1不同干濕循環(huán)次數(shù)軟巖填料顆粒級(jí)配曲線;根據(jù) 圖1確定軟巖填料多次干濕循環(huán)條件下主要顆粒粒徑變化范圍和對(duì)應(yīng)篩孔孔徑的個(gè)數(shù)η，求 取相應(yīng)粒組分維數(shù)和相關(guān)系數(shù)；
[0060] 其具體步驟為：
[0061] 1.1在路塹挖方段或取土坑任意挖取擬用來填筑路堤的最大粒徑小于300mm軟巖 試樣200kg，再用四分法取出兩份，每份約50kg，分別記為"第1組"和"第2組"軟巖試樣。
[0062] 1.2對(duì)標(biāo)記好的"第1組"和"第2組"軟巖試樣分別進(jìn)行0次干濕循環(huán)試驗(yàn)，即不進(jìn)行 浸水飽和烘干失水的操作，直接對(duì)"第1組"和"第2組"軟巖試樣分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，將篩分 試驗(yàn)結(jié)果分別填入表1和表2。
[0063] 表1軟巖填料0次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表
[0065] 對(duì)表1中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表2。
[0066]表2軟巖填料0次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0068] 1.3對(duì)步驟1.2中的0次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行1次干濕循環(huán)操作，完成第1次干濕 循環(huán)試驗(yàn)，接著分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，將篩分試驗(yàn)結(jié)果分別填入表3和表4。
[0069] 表3軟巖填料1次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表
[0072] 對(duì)表3中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表4。
[0073]表4軟巖填料1次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0075] 1.4對(duì)步驟1.3中的1次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行兩次干濕循環(huán)操作，完成第3次干濕 循環(huán)試驗(yàn)，接著分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，將篩分試驗(yàn)結(jié)果分別填入表5和表6。
[0076] 表5軟巖填料3次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表
[0078] 對(duì)表5中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表6。
[0079]表6軟巖填料3次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0081] 1.5對(duì)步驟1.4中的3次干濕循環(huán)軟巖試樣再進(jìn)行兩次干濕循環(huán)操作，完成第5次干 濕循環(huán)試驗(yàn)，接著分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，將篩分試驗(yàn)結(jié)果分別填入表7和表8。
[0082] 表7軟巖填料5次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表
[0084] 對(duì)表7中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表8。
[0085]表8軟巖填料5次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0088] 1.6對(duì)表1、表3、表5、表7篩分試驗(yàn)成果整理，形成不同干濕循環(huán)次數(shù)軟巖填料顆粒
級(jí)配曲線，請(qǐng)見圖1。
[0089] 從圖1可以看出，該軟巖填料顆粒粒徑變化主要發(fā)生在40mm~5mm區(qū)間，即粒徑變 化主要發(fā)生在5mm、10mm、20mm、40mm之間，因此，在米用最小二乘法求解粒組分維數(shù)時(shí)，其有 效的篩孔孔徑個(gè)數(shù)η = 4。
[0090] 1.7在表2中選取篩孔孔徑為5mm、10mm、20mm、40mm所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照發(fā)明所述方 法，分別求取第1組、第2組試樣0次干濕循環(huán)后所對(duì)應(yīng)的粒組分維數(shù)DQ1、D()2和相關(guān)系數(shù)m、 r〇2,得
[0091] Doi = 2.229，r〇i = 0.990;D〇2 = 2.229，r〇2 = 0.990〇
[0092] r〇i、r()2均大于0.95,說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。
[0093] 則0次干濕循環(huán)該類軟巖填料的粒組分維數(shù)為D〇=(D(n+D()2)/2 = (2.229+2.229)/2 = 2.229。
[0094] 1.8在表4中選取篩孔孔徑為5mm、10mm、20mm、40mm所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照發(fā)明所述方 法，分別求取第1組、第2組試樣1次干濕循環(huán)后所對(duì)應(yīng)的粒組分維數(shù)Dn、D12和相關(guān)系數(shù)rn、 ri2，得
[0095] Dn = 2.220,rn = 0.982；Di2 = 2.242,ri2 = 0.993〇
[0096] roi、r〇2均大于0.95，說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。
[0097] 則1次干濕循環(huán)該類軟巖填料的粒組分維數(shù)為(2.220+2.242)/2 =2.231〇
[0098] 1.9在表6中選取篩孔孔徑為5mm、10mm、20mm、40mm所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照發(fā)明所述方 法，分別求取第1組、第2組試樣3次干濕循環(huán)后所對(duì)應(yīng)的粒組分維數(shù)D31、D32和相關(guān)系數(shù)r 31、 Γ32，得
[0099] D3i = 2.219,r3i = 0.966；D32 = 2.2 5 5,r32 = 0.975〇
[0?00] r〇i、r()2均大于0.95,說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。
[0101] 則3次干濕循環(huán)該類軟巖填料的粒組分維數(shù)為D3=(D31+D 32)/2 = (2.219+2.255)/2 =2.237〇
[01 02 ] 1.10在表8中選取篩孔孔徑為5mm、1 Omm、20mm、40mm所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照發(fā)明所述 方法，分別求取第1組、第2組試樣5次干濕循環(huán)后所對(duì)應(yīng)的粒組分維數(shù)D51、D52和相關(guān)系數(shù)
[0103] D5i = 2.228,r5i = 0.959；D52 = 2.26 3,r52 = 0.973〇
[01 04] Γ51、Γ52均大于0.95，說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。
[0105] 則5次干濕循環(huán)該類軟巖填料的粒組分維數(shù)為D5=(D51+D 52)/2 = (2.228+2.263)/2 =2.245〇
[0106] 1.11將步驟1.7~1.10所得結(jié)果整理成圖，形成不同干濕循環(huán)次數(shù)軟巖填料粒組 分維數(shù)曲線，請(qǐng)見圖2。
[0107] 2、檢測(cè)軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差。
[0108] 當(dāng)軟巖路堤碾壓施工進(jìn)行到倒數(shù)第二遍且外觀檢測(cè)滿足相關(guān)規(guī)范要求時(shí)，每100m 長(zhǎng)或每2500m2路基面積，選取兩個(gè)斷面，每個(gè)斷面上用紅油漆標(biāo)記不少于5個(gè)點(diǎn)，分別位于 左幅路肩、左幅行車道、路基中心線、右幅行車道、右幅路肩，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量各自高程，記 作Hml(見表9);當(dāng)完成最后一遍軟巖路堤碾壓施工后，再次采用水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)高程，記作 Hm2(見表9)，m為標(biāo)記點(diǎn)編號(hào)，m=l，2,3......m不小于10。.
[0109] 表9軟巖路堤填筑最后兩遍壓實(shí)高程記錄表
[0111] 3、對(duì)已碾壓完成等待質(zhì)量評(píng)價(jià)的軟巖路堤，每100m長(zhǎng)或每2500m2面積，任意選取 兩點(diǎn)開挖試坑，試坑尺寸為300mm X 300mm，厚度為單次壓實(shí)層厚，即300~400mm，將兩個(gè)試 坑開挖出的填料分別記為"A組"和"B組"軟巖試樣，對(duì)"A組"和"B組"軟巖試樣進(jìn)行篩分。將 篩分試驗(yàn)結(jié)果分別填入表10。
[0112] 表10軟巖填料現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)記錄表
[0114] 對(duì)表10中的數(shù)值求對(duì)數(shù)得到表11。
[0115] 表11軟巖填料現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表
[0118] 在表11中選取篩孔孔徑為5mm、10mm、20mm、40mm所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照發(fā)明所述，分 別計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)碾壓軟巖試樣的粒組分維數(shù)Dxa、DxB和相關(guān)系數(shù)rx A、rxB:
[0119] Dxa=2 · 240，rxA=〇 · 990;Dxb = 2 · 237，rXB = 0 · 995。
[0120] RxA、rxB均大于0.95，說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。
[0121] 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖試樣粒組分維數(shù)Dx=(DxA+D xB)/2= (2.240+2.237)/2 = 2.239。
[0122] 4、對(duì)步驟1和步驟3中求得的分維數(shù)進(jìn)行比較，并結(jié)合步驟2中檢測(cè)的最后兩遍壓 實(shí)沉降差對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。
[0123] 4.1對(duì)表10中測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算得出最后兩遍壓實(shí)沉降差：
[0125] 可認(rèn)為該段路基本層碾壓遍數(shù)合格。
[0126] 4.2將步驟3計(jì)算得到的現(xiàn)場(chǎng)碾壓軟巖填料粒組分維數(shù)Da與步驟2中室內(nèi)試驗(yàn)所得 多次干濕循環(huán)狀態(tài)下的粒組分維數(shù)D 3、D5進(jìn)項(xiàng)比較。
[0127] 1)3；見=2.239>〇3 = 2.237，且〇3；見=2.239>〇5*0.95 = 2.245*0.95 = 2.133，可以認(rèn)為 該類軟巖填料的粒組狀態(tài)是穩(wěn)定的。
[0128] 綜合步驟4.1和4.2最后兩遍壓實(shí)沉降差及現(xiàn)場(chǎng)碾壓粒組分維數(shù)與室內(nèi)多次干濕 循環(huán)條件下軟巖填料粒組分維數(shù)的比較結(jié)果，可以認(rèn)為該段路基本層填筑質(zhì)量合格。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種評(píng)價(jià)軟巖路堤填筑質(zhì)量的方法，其步驟是： 步驟1、路基填筑前取代表性軟巖試樣，對(duì)其依次進(jìn)行0、1、3、5次干濕循環(huán)試驗(yàn)，在每次 干濕循環(huán)試驗(yàn)后對(duì)其進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并求取相應(yīng)粒組分維數(shù)D〇、Di、化、化和相關(guān)系數(shù)； 步驟2、檢測(cè)軟巖路堤的最后兩遍壓實(shí)沉降差S; 步驟3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖試樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確定相應(yīng)粒組分維數(shù)Dx和相關(guān)系數(shù)； 步驟4、根據(jù)步驟2中檢測(cè)的軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差S，結(jié)合步驟1和步驟3中求得 的粒組分維數(shù)比較結(jié)果，對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)； 所述的步驟1中代表性軟巖試樣，是指在路壁挖方段或取±坑任意挖取擬用來填筑路 堤的最大粒徑小于300mm軟巖試樣200kg，再用四分法取出兩份，每份50kg，分別記為第1組 和第2組軟巖試樣； 所述步驟1中干濕循環(huán)試驗(yàn)過程為： 不進(jìn)行浸水飽和烘干失水的操作此為0次干濕循環(huán)試驗(yàn)；將同組篩分后的軟巖試樣重 新混合均勻放入托盤，將托盤放入水槽，并注入清水使水面高于軟巖試樣5mm，浸泡10- 15h，完成浸水飽和過程，將同組裝有軟巖試樣的托盤同時(shí)放入烘箱烘干，完成失水過程，烘 箱溫度設(shè)為45-50°C，烘干時(shí)長(zhǎng)定為20-25h，烘干后冷卻至室溫，取出，為一次干濕循環(huán)試 驗(yàn)，再重復(fù)此干濕循環(huán)試驗(yàn)兩次完成了第Ξ次干濕循環(huán)操作，W此類推； 所述步驟1和步驟3中的篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)儀器有：（1)圓孔篩，孔徑100mm，80mm，60mm， 40mm，20mm，10mm，5mm，2mm，1mm，0.5mm; 0.25mm，0.1mm; (2)磅砰，稱量500kg，最小分度值 200g;稱量100kg或50kg，最小分度值50g; (3)臺(tái)砰，稱量10kg，最小分度值5g; (4)天平，稱量 5000g，最小分度值Ig;稱量200g，最小分度值O.Olg，將軟巖試樣進(jìn)行篩分，分別計(jì)算不同粒 徑軟巖試樣質(zhì)量占軟巖試樣總質(zhì)量的百分比； 所述的干濕循環(huán)試驗(yàn)前后每組軟巖試樣的質(zhì)量損失部分應(yīng)計(jì)入篩分試驗(yàn)粒徑小于 0.1mm的軟巖試樣質(zhì)量中； 所述的步驟1和步驟3中的軟巖試樣粒組分維數(shù)和相關(guān)系數(shù)通過最小二乘法對(duì)篩分試 驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出，相關(guān)研究表明軟巖崩解破碎后顆粒的質(zhì)量-粒徑存在如式（1)所 不的關(guān)系：式中：R為某級(jí)篩孔直徑，M(r<R)為粒徑小于R的顆粒質(zhì)量;Μτ為顆?？傎|(zhì)量，Ι?Τ為顆粒的 平均粒徑，D為試樣的粒組分維數(shù)； 將式(1)兩側(cè)同時(shí)取對(duì)數(shù)，得：令則上次改寫為y = a+bx，其中a= (D-3)log(Rr)，b = 3-D，b 值通過最小二乘法對(duì)顆粒分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出，其中，11為有效的篩孔孔徑個(gè)數(shù)，在相應(yīng)粒徑范圍內(nèi)，測(cè)得的 M(r<R)值發(fā)生了明顯變化，在粒徑范圍之外，測(cè)得的M(r<R)值無變化或變化很小； r表示兩變量之間的函數(shù)關(guān)系與線性的符合程度，re [-1,1]; |r 1^1，x、y間線性關(guān)系 好，|r| 一0，x、y間無線性關(guān)系； 所述步驟1的實(shí)施步驟： 步驟1.1:取最大粒徑小于300mm代表性軟巖試樣200kg，再用四分法取出兩份，每份 50kg，分別記為第1組和第2組軟巖試樣； 步驟1.2:對(duì)標(biāo)記好的第1組和第2組軟巖試樣進(jìn)行0次干濕循環(huán)試驗(yàn)，接著進(jìn)行篩分試 驗(yàn)，并填寫軟巖填料0次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟巖填料0次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔 直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表； 步驟1.3:對(duì)步驟1.2中的0次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行一次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第1次干 濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并填寫軟巖填料1次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟巖填 料1次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表； 步驟1.4:對(duì)步驟1.3中的1次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行兩次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第3次干 濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并填寫軟巖填料3次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟巖填 料3次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表； 步驟1.5:對(duì)步驟1.4中的3次干濕循環(huán)軟巖試樣進(jìn)行兩次干濕循環(huán)試驗(yàn)，完成第5次干 濕循環(huán)操作，接著進(jìn)行篩分試驗(yàn)并填寫軟巖填料5次干濕循環(huán)后篩分試驗(yàn)記錄表、軟巖填料 5次干濕循環(huán)篩分試驗(yàn)篩孔直徑與粒組質(zhì)量百分比對(duì)數(shù)表； 步驟1.6:將步驟1.1~步驟1.5測(cè)得試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成不同干濕循環(huán)次數(shù)軟巖填料顆粒 級(jí)配曲線，確定軟巖填料在干濕循環(huán)狀態(tài)下顆粒粒徑變化范圍和篩孔孔徑個(gè)數(shù)η; 所述的步驟2中軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差，在壓路機(jī)自重不小于20噸，分層壓實(shí)層 厚不大于400mm的條件下測(cè)得； 所述步驟2中軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差，對(duì)于填筑完成的每100m長(zhǎng)或每2500m2路 基，選取不少于兩個(gè)斷面，每個(gè)斷面布置不少于5個(gè)點(diǎn)，用水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x分別測(cè)出各檢測(cè)點(diǎn)經(jīng) 倒數(shù)第二遍壓實(shí)后的標(biāo)高Hml和經(jīng)最后一遍壓實(shí)后的標(biāo)高Hm2,兩標(biāo)高之差為各檢測(cè)點(diǎn)最后 兩遍壓實(shí)沉降差，取各檢測(cè)點(diǎn)最后兩遍壓實(shí)沉降差平均值作為該段路基最后兩遍壓實(shí)沉降 差S，，m表示檢測(cè)點(diǎn)編號(hào)，m=l，2,3 ; 所述步驟3中取現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖填料，對(duì)于填筑完成的每100m長(zhǎng)或每2500m2路基，開 挖試坑兩個(gè)，尺寸為300mm X 300mm，深度為本層壓實(shí)層厚300~400mm，將兩個(gè)試坑開挖出的 填料分別記為A組和B組軟巖試樣，對(duì)A組和B組軟巖試樣進(jìn)行篩分，并分別計(jì)算相應(yīng)軟巖試 樣粒組分維數(shù)DxA、DxB和相關(guān)系數(shù)rxAJxB，則現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的軟巖試樣粒組分維數(shù)Dx=(DxA+ Dxb)/2； 所述步驟4中，根據(jù)步驟2中檢測(cè)的軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉降差結(jié)果，并結(jié)合步驟1和 步驟3粒組分維數(shù)的比較，對(duì)軟巖路堤填筑質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，軟巖路堤最后兩遍壓實(shí)沉 降差> 5mm，應(yīng)增加娠壓遍數(shù)，直至最后兩遍壓實(shí)沉降差《5mm，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)粒組分維數(shù)的測(cè) 試工作；最后兩遍壓實(shí)沉降沉降差《5mm，Dx>化且Dx>0.95 X化時(shí)，本層填筑壓實(shí)質(zhì)量合 格;最后兩遍壓實(shí)沉降沉降差《5mm，Dx<^，或Dx<0.95X化，應(yīng)調(diào)整娠壓工藝或更換娠壓 設(shè)備，對(duì)路基進(jìn)行翻挖再娠壓或改用羊足娠進(jìn)行娠壓。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK106093346SQ201610429457
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】張靜波, 吳萬平, 王云, 李云安, 張晶, 何斌, 阮艷彬, 謝松林, 段亞茹, 冉小兵, 呂巖松, 陳羽, 詹永祥, 江洎洧
【申請(qǐng)人】中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司