李 鯤

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基處，陜西西安 710043)

高速鐵路路基戈壁土填料工程特性試驗(yàn)研究

李 鯤

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基處，陜西西安 710043)

以蘭新鐵路第二雙線路基試驗(yàn)段路基工程為依托，對(duì)試驗(yàn)段戈壁土填料進(jìn)行了顆粒分析、擊實(shí)、大型剪切以及大型壓縮等室內(nèi)土工試驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行壓實(shí)特性分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：戈壁土填料的壓實(shí)特性與填料的級(jí)配及其顆粒組成有關(guān);現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)時(shí)，需從填料的細(xì)顆粒含量、現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素來(lái)綜合控制壓實(shí)含水率;不同的戈壁土填料，其抗剪強(qiáng)度及壓縮特性亦不同;壓實(shí)系數(shù)對(duì)戈壁土填料的抗剪強(qiáng)度特性及壓縮特性均有很大的影響;含水率對(duì)戈壁土填料抗剪強(qiáng)度特性及壓縮特性亦有一定的影響;戈壁土填料可以通過(guò)增大壓實(shí)系數(shù)或反復(fù)加載，來(lái)獲得良好的壓縮特性。

戈壁土 填料 壓實(shí)特性 抗剪強(qiáng)度特性 壓縮特性

新疆戈壁地區(qū)自然氣候條件極為嚴(yán)酷，干燥少雨，風(fēng)沙嚴(yán)重，紫外線強(qiáng)烈，晝夜溫差較大，人煙稀少，部分地方嚴(yán)重缺水，但偶有暴雨即發(fā)生洪災(zāi)，且危害極大。由于戈壁灘平坦開闊，雨水極容易形成漫流，若防水、排水能力不足，將會(huì)使路基受到雨水浸泡，從而嚴(yán)重影響路基及邊坡的穩(wěn)定性和耐久性。新疆戈壁地區(qū)主要分布著戈壁土，戈壁土最大的特點(diǎn)是土體顆粒粒徑比較大，大部分屬于粗粒土［1］。

新建蘭新鐵路第二雙線在新疆境內(nèi)大范圍穿越戈壁地區(qū)，且線路主要以路基形式通過(guò)，戈壁土路基長(zhǎng)度約為路基總長(zhǎng)的75%。線路沿線氣候條件、地理環(huán)境及工程地質(zhì)特性差異大。目前，戈壁地區(qū)鐵路修建技術(shù)研究多集中在普速鐵路，其標(biāo)準(zhǔn)較低，已有的修建技術(shù)顯然不能滿足高速鐵路高標(biāo)準(zhǔn)的要求，國(guó)外也無(wú)成熟的理論及成果可供借鑒。近些年來(lái)，雖然對(duì)高速鐵路路基填料作了很多研究［2-4］，但主要針對(duì)的是非戈壁地區(qū)填料。對(duì)戈壁地區(qū)填料研究［5-7］中關(guān)于戈壁土填料工程特性的研究鮮見報(bào)道。因此，開展戈壁土填料工程特性研究具有非常重要的意義。本文目的是通過(guò)研究戈壁土填料工程特性，為蘭新鐵路第二雙線的修建以及同類地區(qū)類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)及參考。

本文以蘭新鐵路第二雙線路基試驗(yàn)段中“二堡”和“柴窩堡”兩個(gè)代表性工點(diǎn)填料為研究對(duì)象，填料分別取自于：“二堡”工點(diǎn)中DK1342+000取土場(chǎng)和“柴窩堡”工點(diǎn)中DK1799+000路基取料，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段兩個(gè)代表性工點(diǎn)填料進(jìn)行室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、大型直剪試驗(yàn)以及大型壓縮試驗(yàn)等一系列粗粒土的土工試驗(yàn)，研究戈壁土填料級(jí)配特征;探討填料的含水率和干密度之間關(guān)系以及分析其壓實(shí)特性;研究填料在不同壓實(shí)系數(shù)、不同含水率下的抗剪強(qiáng)度特性以及壓縮特性。

1 填料級(jí)配特征

本文通過(guò)顆粒分析試驗(yàn)，對(duì)所選填料進(jìn)行土的定性判定以及工程特性大致判斷，從而為開展戈壁土填料工程特性試驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。

顆粒分析試驗(yàn)按文獻(xiàn)［8］規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)得到填料的顆粒級(jí)配曲線見圖1，填料的級(jí)配參數(shù)見表1。

由圖1可見，兩個(gè)工點(diǎn)的填料級(jí)配曲線均比較緩和，級(jí)配曲線在1～2 mm粒徑范圍內(nèi)出現(xiàn)平臺(tái)，表明該兩種填料缺失1～2 mm的粒組。DK1799+000路基取料的級(jí)配曲線位于DK1342+000取土場(chǎng)料的下側(cè)，說(shuō)明 DK1799+000路基取料的粗粒含量比DK1342+000取土場(chǎng)料的多，最大粒徑亦要大。此外從圖中可以查得，DK1342+000取土場(chǎng)料的特征粒徑：d60=4.85 mm、d30=0.33 mm、d10=0.068 mm，通過(guò)計(jì)算可得到不均勻系數(shù)Cu=71.32，曲率系數(shù)Cc=0.33;DK1799+000路基取料的特征粒徑：d60=14.00 mm、d30=4.00 mm、d10=0.540 mm，通過(guò)計(jì)算可得到不均勻系數(shù)Cu=25.93，曲率系數(shù)Cc=2.12。根據(jù)填料的顆粒組成及文獻(xiàn)［9］中的相關(guān)規(guī)定，可知這兩種填料為不同的填料：DK1342+000取土場(chǎng)料為級(jí)配不良的礫砂土，填料等級(jí)為B;DK1799+000路基取料為級(jí)配良好的細(xì)圓礫土，填料等級(jí)為A。

表1 填料級(jí)配參數(shù)

從表1中可知，DK1799+000路基取料的粗顆粒含量比DK1342+000取土場(chǎng)料的大，而細(xì)顆粒含量要小，且最大粒徑也要大;二者的不均勻系數(shù)Cu均＞5，其中DK1799+000路基取料的曲率系數(shù)Cc在1～3范圍內(nèi)，由此可知，填料的級(jí)配良好與否主要由曲率系數(shù)Cc控制。

2 填料壓實(shí)特性試驗(yàn)

2.1 擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)材料取自上述兩個(gè)工點(diǎn)的填料。對(duì)填料在不同含水率(3%，4%，5%，7%，9%)下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn)，試樣制備采用干法。標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn)按文獻(xiàn)［8］規(guī)定進(jìn)行。

2.2 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖2 填料擊實(shí)曲線

圖2為填料的擊實(shí)曲線。從圖2中可以看出，填料的含水率與干密度關(guān)系曲線呈開口向下的拋物線。填料的干密度隨含水率的增加，出現(xiàn)先增后減的現(xiàn)象。表明戈壁土填料存在最大干密度和最佳含水率。當(dāng)含水率小于最佳含水率時(shí)，干密度隨含水率增大而增大;當(dāng)含水率大于最佳含水率時(shí)，干密度隨含水率增大而減小。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是：土擊實(shí)后的緊密程度同克服的阻力大小有關(guān)。當(dāng)含水率較小時(shí)，包裹土的結(jié)合水膜較薄，土粒間相對(duì)位移的阻力較大，所以得到的干密度較小;隨著含水率的增加，水膜逐漸增厚，這就增加了土粒間的潤(rùn)滑作用，土粒易發(fā)生位移，從而使得干密度逐漸增大;當(dāng)含水率超過(guò)某一限值(最大干密度對(duì)應(yīng)的含水率)后，土中既有結(jié)合水，又有自由水，這時(shí)沖擊荷載只能使未被水所占據(jù)的那部分孔隙體積改變，但不能使孔隙水排出，因此，隨著含水率的增加，干密度逐漸降低。

2.3 壓實(shí)特性影響因素分析

1)填料級(jí)配對(duì)壓實(shí)效果的影響

高速鐵路路基對(duì)填料級(jí)配提出了相應(yīng)的要求，文獻(xiàn)［10］和文獻(xiàn)［11］中的條文說(shuō)明指出了客運(yùn)專線路基填料級(jí)配：對(duì)粗粒土中的礫石類土和砂類土，Cu＞12時(shí)基本滿足基床以下部分的壓實(shí)要求;Cu＞20時(shí)基本滿足基床底層的壓實(shí)要求。對(duì)填料的連續(xù)性，采用曲率系數(shù)Cc指標(biāo)衡量，一般認(rèn)為與上述Cu指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的Cc應(yīng)在0.4～0.5為宜，即當(dāng)Cc=0.4～0.5時(shí)，可認(rèn)為粗粒土級(jí)配連續(xù)。據(jù)此可知，DK1342+000取土場(chǎng)填料級(jí)配不連續(xù)。

現(xiàn)場(chǎng)填筑壓實(shí)試驗(yàn)也表明，填料的級(jí)配對(duì)其壓實(shí)性有顯著的影響。在相同的施工工藝下，填料經(jīng)壓實(shí)后的檢測(cè)結(jié)果見2。表中Ev2和Evd分別為填料壓實(shí)后的二次變形模量和動(dòng)態(tài)變形模量，K30為地基系數(shù)。

表2 填料壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

從表2中可知，DK1799+000路基取料的壓實(shí)效果要比DK1342+000取土場(chǎng)填料的要好，可見級(jí)配良好的戈壁細(xì)圓礫土比級(jí)配不良的戈壁礫砂土易得到良好的壓實(shí)特性。

2)填料的顆粒組成對(duì)壓實(shí)效果的影響

粗粒土的顆粒組成(粗、細(xì)顆粒含量)對(duì)其工程特性極為重要，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)效果有顯著的影響。

由室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)得到填料的最大干密度如表3所示。

表3 填料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，DK1799+000路基取料的粗顆粒含量及最大干密度均比DK1342+000取土場(chǎng)填料的要大，由文獻(xiàn)［12］可知，當(dāng)填料中粗料含量大于30% ～40%，且＜70%左右時(shí)，填料的最大干密度隨粗料含量增加而增大。因此，DK1799+000路基取料的最大干密度比DK1342+000取土場(chǎng)填料的要大。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)兩工點(diǎn)填料的壓實(shí)效果：柴窩堡工點(diǎn)，壓實(shí)效果良好;而二堡工點(diǎn)，壓實(shí)效果較差。由上述可知，填料的顆粒組成對(duì)其壓實(shí)特性有重要的影響。當(dāng)填料的粗料含量大于30% ～40%，且＜70%左右時(shí)，粗顆粒含量大、且級(jí)配良好的戈壁細(xì)圓礫土比粗顆粒含量小、級(jí)配不良的戈壁礫砂土更易得到良好的壓實(shí)特性。

3)填料含水率對(duì)壓實(shí)效果的影響

根據(jù)我國(guó)公路與鐵路施工部門的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)［13-14］，實(shí)際施工時(shí)將填料的含水率控制在最優(yōu)含水率wopt±2%范圍內(nèi)，其壓實(shí)效果良好。

戈壁地區(qū)干旱缺水，填料的天然含水率通常較低。若不考慮運(yùn)距，對(duì)填料壓實(shí)含水率控制在最優(yōu)含水率附近，不但不經(jīng)濟(jì)，而且在施工過(guò)程中往往也很難實(shí)現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)檢測(cè)結(jié)果，采用合理施工工藝對(duì)各工點(diǎn)填料含水率進(jìn)行控制，可以保證填料得到良好的壓實(shí)效果。兩工點(diǎn)含水率控制情況如下：

二堡工點(diǎn)填料含水率的控制：此工點(diǎn)填料的天然含水率在1%左右，細(xì)粒含量在11%左右，填料的含水率對(duì)壓實(shí)效果影響較大。當(dāng)壓實(shí)后填料的含水率超過(guò)最優(yōu)含水率2% ～4%時(shí)，壓實(shí)效果不理想;當(dāng)壓實(shí)后填料的含水率低于最優(yōu)含水率2%時(shí)，壓實(shí)效果良好?？紤]到戈壁地區(qū)干旱缺水，且運(yùn)水困難，因此，將含水率控制在低于最優(yōu)含水率2%進(jìn)行碾壓。

柴窩堡工點(diǎn)填料含水率的控制：該工點(diǎn)填料為戈壁細(xì)圓礫土，其滲水性能好，待平整后直接灑水，填料的含水率一般在5.3%左右，接近最優(yōu)含水率(wopt=6.0%)，可達(dá)到良好的壓實(shí)效果。填料中細(xì)顆粒含量為3.74%，含水率對(duì)壓實(shí)影響較小，填料的天然含水率為2%～3%。通過(guò)合理的施工工藝組合，將填料的含水率控制在低于最優(yōu)含水率2% ～4%進(jìn)行碾壓，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)檢測(cè)來(lái)看，完全能滿足壓實(shí)指標(biāo)。

綜上所述，戈壁土填料現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)時(shí)，應(yīng)結(jié)合填料中細(xì)顆粒含量和現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn)行綜合控制。當(dāng)填料中細(xì)粒含量＜5%左右時(shí)，含水率對(duì)壓實(shí)效果影響較小，含水率控制在低于最優(yōu)含水率2% ～4%;當(dāng)填料中細(xì)粒含量＞10%時(shí)，含水率對(duì)壓實(shí)效果有較大的影響，含水率控制在低于最優(yōu)含水率2%，壓實(shí)效果良好。

3 抗剪強(qiáng)度特性試驗(yàn)

3.1 大型直剪試驗(yàn)

本試驗(yàn)采用DZJ-900型應(yīng)變控制式大型直剪儀，剪切盒尺寸為：300 mm×300 mm×300 mm，此直剪儀適用于粗粒土。試驗(yàn)采用固結(jié)不排水快剪(固結(jié)快剪)試驗(yàn)，采用位移控制方式，設(shè)定水平剪切速率為2 mm/min，在水平剪切過(guò)程中若有峰值出現(xiàn)，則在出現(xiàn)峰值的時(shí)刻認(rèn)為土樣被剪壞;若在剪切過(guò)程中未出現(xiàn)峰值，則控制水平剪切變形達(dá)到28 mm時(shí)停止試驗(yàn)。試驗(yàn)按文獻(xiàn)［8］規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)方案見表4。

表4 大型直剪試驗(yàn)方案

3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

表5為填料在不同壓實(shí)系數(shù)，不同含水率狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。表5中wopt為最優(yōu)含水率，wpt為飽和含水率。

1)填料的級(jí)配及粗細(xì)顆粒含量對(duì)其抗剪強(qiáng)度的影響

從表5中可知，在相同壓實(shí)系數(shù)、含水率條件下，DK1799+000路基取料的內(nèi)摩擦角φ基本上比DK1342+000取土場(chǎng)料的要大，特別是在較高壓實(shí)系數(shù)(k=0.95)時(shí)表現(xiàn)得更加明顯。這主要是由于DK1799+000路基取料的粗顆粒含量比DK1342+000取土場(chǎng)料的多，且級(jí)配良好，故而內(nèi)摩擦角φ要大。而黏聚力c的不同，主要是由于填料中細(xì)顆粒含量所致。可見，填料中的粗細(xì)顆粒含量對(duì)其抗剪強(qiáng)度有影響，粗顆粒含量大，其內(nèi)摩擦角φ亦越大。由此可知，不同的填料，其抗剪強(qiáng)度不同，且級(jí)配良好的細(xì)圓礫土比級(jí)配不良的砂礫土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)要好。

表5 填料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

2)壓實(shí)系數(shù)對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響

由表5可以看出，隨著壓實(shí)系數(shù)增大，填料的內(nèi)摩擦角φ值基本呈增大趨勢(shì)，而黏聚力c值則變化不大。同一壓實(shí)系數(shù)下，其內(nèi)摩擦角φ值相差不多，黏聚力c值變化程度依然較小。說(shuō)明戈壁土填料的抗剪強(qiáng)度主要取決于內(nèi)摩擦角φ值。同時(shí)亦說(shuō)明，提高壓實(shí)系數(shù)可以增大戈壁土填料的抗剪強(qiáng)度。由此可見，在實(shí)際工程中，應(yīng)對(duì)壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行控制，且保證施工質(zhì)量，防止欠壓、漏壓等因素而造成壓實(shí)不符合標(biāo)準(zhǔn)。

3)含水率對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響

從表5可以得出，填料在最佳含水率狀態(tài)時(shí)，隨著壓實(shí)系數(shù)增大，填料的內(nèi)摩擦角φ增大，但均小于干燥狀態(tài)時(shí)的值;其黏聚力c也適當(dāng)增大，但仍然不大。這是由于水的加入會(huì)軟化土顆粒，甚至起到一定的潤(rùn)滑作用，從而使得顆粒之間的摩擦力較干燥狀態(tài)時(shí)有所減小，因此其內(nèi)摩擦角φ會(huì)較干燥狀態(tài)時(shí)的值有所減小。而在飽和狀態(tài)時(shí)，同干燥和最佳含水率狀態(tài)相比，填料的黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ值均會(huì)有所降低，降低后的強(qiáng)度同填料有關(guān)。DK1799+000路基取料降低后的強(qiáng)度指標(biāo)較DK1342+000取土場(chǎng)料的要好。飽和狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度指標(biāo)最小的原因是：由于大量的水存在，使填料中細(xì)顆粒處于游離狀態(tài)，幾乎失去粘結(jié)作用，填料中顆粒之間的咬合力失去或減小，摩擦力亦減弱，從而使得黏聚力c值和內(nèi)摩擦角φ均減小;填料中粗細(xì)顆粒含量不同，其減弱程度不同，從而導(dǎo)致了黏聚力c值和內(nèi)摩擦角φ的變化不一樣。由此可見，填料中存在有大量的水或浸水飽和后，其強(qiáng)度會(huì)有所降低，這對(duì)路基的穩(wěn)定性是不利的。從表中還可知，隨著壓實(shí)系數(shù)增大，填料的內(nèi)摩擦角φ值基本呈增大趨勢(shì)?？梢?，提高壓實(shí)系數(shù)可以改善戈壁土填料的水穩(wěn)定性。

綜上所述，應(yīng)對(duì)戈壁地區(qū)異常氣候情況下出現(xiàn)的大量降水，做好防水、排水工作，防止路基受到水的浸泡。此外，提高壓實(shí)系數(shù)對(duì)改善戈壁土填料的水穩(wěn)定性，確保路基和邊坡的穩(wěn)定性具有重要的意義。

4 填料壓縮特性試驗(yàn)

4.1 室內(nèi)壓縮試驗(yàn)

壓縮試驗(yàn)采用DGJ-300型單杠桿固結(jié)儀，該儀器適用測(cè)量在有側(cè)限條件下土的壓縮特性，制備試樣規(guī)格為φ300 mm×300 mm;試樣為兩種含水率(最佳含水率、浸水飽和)、不同壓實(shí)系數(shù) k(0.90，0.92，0.95)下的平行試樣。試驗(yàn)加載過(guò)程為：第一次加載→第一次卸載→第二次加載。試驗(yàn)荷載采用分級(jí)施加方式逐級(jí)施加，卸載方式同加載方式相同。根據(jù)文獻(xiàn)［8］規(guī)定，測(cè)定試樣的壓縮系數(shù)a和壓縮模量Es值，試驗(yàn)方案見表6。

表6 室內(nèi)壓縮試驗(yàn)方案

4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

填料在第一和第二次加載下的壓縮指標(biāo)見表7。

1)填料的級(jí)配及顆粒組成對(duì)其壓縮特性的影響

從表7中可知，DK1799+000路基取料的填料在第一和第二次加載下，兩種含水率狀態(tài)、不同的壓實(shí)系數(shù)時(shí)，其壓縮指標(biāo)差異明顯，且良好。而DK1342+000取土場(chǎng)料的填料情況卻不同，且在浸水飽和狀態(tài)，其壓縮指標(biāo)不如DK1799+000路基取料的填料。其原因是兩者的級(jí)配及粗細(xì)顆粒含量不同所致。由此可見，填料不同，其壓縮特性亦不同。戈壁礫砂土和細(xì)圓礫土填料，在最優(yōu)含水率狀態(tài)下，二者均可以得到良好的壓縮特性。但在浸水飽和狀態(tài)下，級(jí)配不良的礫砂土的壓縮特性不如級(jí)配良好的細(xì)圓礫土的好。

表7 填料在第一、二次加載下的壓縮指標(biāo)

2)壓實(shí)系數(shù)對(duì)壓縮特性的影響

圖3為填料在第一次加載時(shí)，最優(yōu)含水率狀態(tài)、不同壓實(shí)系數(shù)下的壓縮指標(biāo)(Es0.1-0.2，a0.1-0.2)與壓實(shí)系數(shù)的關(guān)系曲線。

圖3 壓縮指標(biāo)與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線(最優(yōu)含水率狀態(tài))

從圖3中可以看出，壓縮模量隨壓實(shí)系數(shù)增大而增大，壓縮系數(shù)隨壓實(shí)系數(shù)增大而減小，壓實(shí)系數(shù)越大，壓縮指標(biāo)效果越好;同DK1342+000取土場(chǎng)料的填料相比，DK1799+000路基取料的填料，關(guān)系曲線變化比較緩和，且在較大的壓實(shí)系數(shù)下，可以得到良好的壓縮指標(biāo)。而DK1342+000取土場(chǎng)料的填料，其關(guān)系曲線在壓實(shí)系數(shù)增大過(guò)程中，出現(xiàn)突變的現(xiàn)象。這是由于DK1799+000路基取料的填料中粗料和細(xì)料相互填充，能保證填料在壓縮過(guò)程中，粗細(xì)料共同發(fā)揮作用，從而使得其關(guān)系曲線變化比較緩和。而DK1342+000取土場(chǎng)料的填料中粗料不能很好地相互填充，致使在壓縮過(guò)程中，其關(guān)系曲線出現(xiàn)突變的現(xiàn)象。由此可見，壓實(shí)系數(shù)對(duì)壓縮指標(biāo)有很大的影響，且級(jí)配良好的戈壁細(xì)圓礫土能夠獲得良好的壓縮指標(biāo)，而級(jí)配不良的戈壁礫砂土的壓縮指標(biāo)不如前者。

3)含水率對(duì)壓縮特性的影響

圖4為填料在第一次加載時(shí)，在兩種含水率(最優(yōu)含水率、浸水飽和)、不同壓實(shí)系數(shù)下的壓縮指標(biāo)(Es0.1-0.2，a0.1-0.2)與壓實(shí)系數(shù)k的關(guān)系曲線。

圖4 壓縮指標(biāo)與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線(兩種含水率狀態(tài))

從圖4中可以看出，兩種含水率狀態(tài)的壓縮模量隨壓實(shí)系數(shù)增大而增大，壓縮系數(shù)隨壓實(shí)系數(shù)增大而減小。最優(yōu)含水率狀態(tài)的壓縮模量與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線均在浸水飽和狀態(tài)的上側(cè)，且增幅較大，壓實(shí)系數(shù)越大，其壓縮指標(biāo)越好。而壓縮系數(shù)與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線則反之。在浸水飽和狀態(tài)，DK1799+000路基取料的填料，其關(guān)系曲線位于20 MPa上側(cè)，而DK1342+000取土場(chǎng)料的填料關(guān)系曲線位于20 MPa下側(cè)，且隨壓實(shí)系數(shù)增大，其增幅均較小。說(shuō)明填料在浸水飽和后，壓縮模量會(huì)有所降低，降低的幅度與填料有較大的關(guān)系。由此可見，含水率對(duì)填料的壓縮特性有影響，且提高壓實(shí)系數(shù)，可以增強(qiáng)壓縮效果和改善填料的水穩(wěn)定性。

由表7可知，兩種填料在浸水飽和后，與最優(yōu)含水量狀態(tài)相比，壓縮模量均會(huì)降低。對(duì)于DK1342+000取土場(chǎng)料的礫砂土填料，其壓縮模量降低很大，浸水飽和后的壓縮模量均＜20 MPa，從低壓縮性的土變?yōu)橹械葔嚎s性的土。而對(duì)于DK1799+000路基取料的細(xì)圓礫土填料，浸水飽和后的壓縮模量，其降低后的值仍＞20 MPa，屬于低壓縮性的土。說(shuō)明礫砂土B組填料，其水穩(wěn)定性不如細(xì)圓礫土A組填料的水穩(wěn)定性好。從表中還可以看出，壓縮模量隨壓實(shí)系數(shù)增大而增大，說(shuō)明提高壓實(shí)系數(shù)，有利于提高填料的水穩(wěn)定性。由此可見，戈壁土填料的水穩(wěn)定性與壓實(shí)系數(shù)有很大的關(guān)系，且提高壓實(shí)系數(shù)，可以提高填料的水穩(wěn)定性。

此外從表7中還可知，第二次加載時(shí)，填料的壓縮模量同第一次加載時(shí)相比要大得多，壓縮指標(biāo)效果比第一次加載的效果要好很多。由此可知，填料在反復(fù)加載下，壓縮模量呈增大的趨勢(shì)，而壓縮系數(shù)呈減小的趨勢(shì)，并可以獲得良好的壓縮特性。

5 結(jié)論與建議

1)填料的壓實(shí)特性與其級(jí)配及顆粒組成有關(guān)。當(dāng)填料的粗料含量大于30% ～40%，且 ＜70%左右時(shí)，粗顆粒含量大、且級(jí)配良好的戈壁細(xì)圓礫土比粗顆粒含量小、且級(jí)配不良的戈壁礫砂土易得到良好的壓實(shí)特性。

2)戈壁土填料現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)時(shí)，需從填料的細(xì)顆粒含量、現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素來(lái)綜合控制壓實(shí)含水率。當(dāng)填料中細(xì)粒含量＜5%左右時(shí)，含水率對(duì)壓實(shí)效果影響較小，含水率控制在低于最優(yōu)含水率2% ～4%;當(dāng)填料中細(xì)粒含量＞10%時(shí)，含水率對(duì)壓實(shí)效果有較大的影響，含水率控制在低于最優(yōu)含水率2%，壓實(shí)效果良好。

3)不同的戈壁土填料，其抗剪強(qiáng)度特性及壓縮特性亦不同。級(jí)配良好的細(xì)圓礫土比級(jí)配不良的礫砂土的抗剪強(qiáng)度及壓縮指標(biāo)要好。

4)壓實(shí)系數(shù)對(duì)戈壁土填料的抗剪強(qiáng)度特性及壓縮特性均有很大的影響。隨著壓實(shí)系數(shù)增大，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角值增大，壓實(shí)系數(shù)越大，壓縮指標(biāo)效果越好。由此可知，增大壓實(shí)系數(shù)可以提高填料的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)其壓縮指標(biāo)效果。因此，在工程實(shí)踐中，為確保路基具有足夠的強(qiáng)度以及抵抗變形的能力，應(yīng)對(duì)壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行控制，并嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)質(zhì)量。

5)含水率對(duì)戈壁土填料抗剪強(qiáng)度特性及壓縮特性有一定的影響。戈壁土填料中當(dāng)有大量水存在時(shí)(尤其處于飽和狀態(tài)時(shí))，其強(qiáng)度特性和壓縮特性均不如最優(yōu)含水率狀態(tài)時(shí)的，且級(jí)配不良的填料，其值降低較大。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量選擇A組填料作為高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基填料。同時(shí)為防止異常氣候情況對(duì)路基工程的不良影響，應(yīng)做好路基的防水、排水工作，防止路基受到水的浸泡。

6)戈壁土填料可以通過(guò)增大壓實(shí)系數(shù)或反復(fù)加載，來(lái)獲得較好的壓縮特性。壓實(shí)系數(shù)越大，填料的壓縮效果越好;反復(fù)加載后，填料的壓縮效果更好。

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TU523.1

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2013.06.27

1003-1995(2013)06-0091-06

2013-02-20;

2013-03-20

鐵道部科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2009G020-C)

李鯤(1976— )，男，甘肅天水人，高級(jí)工程師，碩士。

(責(zé)任審編 王 紅)