首页 理论教育风积沙路基公路设计、施工与防沙:压缩特性

风积沙路基公路设计、施工与防沙:压缩特性

【摘要】:对于风积沙来讲,其排水性良好,排水固结变形所需时间很短。因此,风积沙的压缩变形随时间的变化主要是由于一定压力作用下的颗粒骨架蠕变引起的。表1-37、图1-17表示压缩模量与压力的关系。试样竖向压缩应变ε与压力P的函数关系如下:ε=0.004 594P 1/3R=0.999随着压力P的增大,压缩模量E s愈来愈大;与黏性土相比,沙体的压缩模量较大,说明沙体的压缩性较差。

土是由固体颗粒、土中水和土中气体组成的三相体。与总的体积变形相比,土的颗粒变形非常小,一般可忽略不计;土中水也不可能产生压缩变形。因此,土的压缩变形是由土中空气体积的压缩和土中水的排出导致的。对于风积沙来讲,其排水性良好,排水固结变形所需时间很短。因此,风积沙的压缩变形随时间的变化主要是由于一定压力作用下的颗粒骨架蠕变引起的。

压缩试验按照JTGE 40《公路土工试验规程》的单轴排水固结法进行。试样通过铜模静压得到。

(1)试验设备:固结仪。

(2)荷载等级:50 kPa、100 kPa、300 kPa、400 kPa。

(3)含水量:2%。

(4)采样时间:0、0.25 min、1 min、2 min、5 min、10 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、24 h。

1)试样压缩量随时间的变化

表1-35和图1-15为沙样1的干密度为1.64 g/cm3时、在50 kPa的荷载作用下的压缩量随时间的变化。

表1-35 压缩量随时间变化关系

图1-15 压缩量随时间变化曲线

从图1-15a可以看出:

(1)在压力的作用下,沙体发生压缩变形,开始时变形速度较快,随后变形速度越来越慢,这说明砂性土也存在着对时间的滞后效应。

(2)如果将时间坐标由线性变为对数坐标,则可以得到图1-15b,从图可以看出,原来的曲线变为一条直线,而且相关性很好,函数关系如下:

Δh=0.504 4ln t+27.444R=0.993 7

式中 Δh——压缩量(0.01 mm);

t——时间(min)。

2)压缩量随压力的变化

表1-36为沙样1的干密度为1.64 g/cm3时在50 kPa、100 kPa、300 kPa、400 kPa作用下2 h的压缩量及相应的单位沉降量、孔隙比。图1-16为单位沉降量随压力变化的关系曲线。表1-37、图1-17表示压缩模量与压力的关系。

表1-36 压缩量、单位沉降量、孔隙比随压力的变化

表1-37 压缩模量随压力的变化

图1-16 单位沉降量随压力的变化曲线

图1-17 压缩模量随压力的变化曲线

从图1-16及图1-17可以看出:

(1)压缩量Δh随着压力的增大而增大,但它们不是简单的线性关系,而是呈幂函数曲线关系。试样竖向压缩应变ε与压力P的函数关系如下:

ε=0.004 594P 1/3R=0.999

(2)随着压力P的增大,压缩模量E s(割线模量)愈来愈大;与黏性土相比,沙体的压缩模量较大,说明沙体的压缩性较差。压缩模量E s与压力中值P的函数关系如下:

E s=0.095 2P 0.9412R=0.998

式中 P——试样上作用的压力(kPa);

E s——与压力(中值)对应的试样压缩模量(割线模量)(kPa);

R——相关系数