维普资讯 http://www.cqvip.com 苏州科技学院学报（工程技术版） 第ｌ９卷 第１期 Ｊ．ｏｆ ＵｎｉｖｅｒｓｉｌＹ ｏｆ Ｓ（：ｉｃｎｃｅ ａｌｌｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｓｕｚｈｏｕ Ｖ０１．１９ Ｎｏ．１ ２００６年３月 （Ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ￣１．１ｉｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｍａｒ．２０ｏ６ 掺砂处理全风化花岗岩路基填料 室内Ｃ ＢＲ试验研究 马宏剑． 方 磊 （东南大学交通学院．江 ：南京２１００９６） 摘要：加州承载比试验足 价路基土和路ｌ由材料强度及稳定性的重璺技术指标，对于路基填筑材料的合理选择 具有重要的参考意义 全风化花岗岩残坡积土足Ｔ 建没－｝Ｊ常碰到的土体类型，如何能更好的利用其力学性质指 标。对于公路建设具有重要的意义。义章结合广尔泉高速公路项目，研究了全风化花岗岩路基填料掺砂后的ＣＢＲ性 质，并探讨ｒ掺砂影响ＣＢＲ值的机理 关键词：全风化花ｊ＿皇ｊ岩；路基填料：ＣＢＲ试验 中图分类号：ＴＵ ４ｌ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—０６７９（２００６）０１一（】ｏ２２一ｏ４ 高速公路是一巨型带状工程，要跨越不同的地质 元， 上源紧张的地区建设公路以及从保护土地资 源的角度出发，在勘察设计和施工中如果能合理的充分利月ｊ当地的土源进行路基填筑，不仅能节约建设费 用、缩短建设周期，而且对当地生态环境的保护有重要的意义 花岗岩类岩石是上分夼最广泛的岩石之一，足构成陆壳的基础。在陆壳形成发展历史中，花岗岩占 十分重要的地位。我国东南部花岗岩分布十分广泛，其地表出露面积约占总面积的五分之一。随着高速公路 建没的迅速发展，公路穿越这些地区势在必然。在广东省境内，花岗岩的分布面积占全省陆地面积４０％左 右，由于广 东地处亚热带，在Ｋ期的外动力作用下，花岗岩类岩体表面普遍覆盖着较厚的风化残积土 它的 性质受到地质构造条件、母岩性质、风化程度、地形地貌等因素的影响，利用其作为路基填料时，必须对其路 用性质进行研究。 １ 路基填料的ＣＢＲ试验 在公路路綦设计巾，路基填料的ＣＢＲ｝式验指标足 个重篮的设汁参数。ＣＢＲ是Ｃａｌｉｉｆｗｎｉａ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｒａｔｉｏ 的缩写，即加州承载比试验，由荚幽加利弗＾三亚州道路局最先提出。ＣＢＲ试验是很简单的试验，而且能做室 内试验和现场试验 通过ＣＢＲ值可以确定路些材料的承载能力的犬小，其目的是为了测试压文后的路堤填 料浸水后的强度和稳定性，这对于公路工程的 体稳定性和使刚备命具有重要的意义 国外在道路的设计 中多采用ＣＢＲ值作为路面材料和路基上的设汁参数。而我国以前…直通过弹性模量试验来确定路基填料的 材料承载特性，虽然回弹模量 和ＣＢＲ值表征路基雁载力的ｆｊ｛『提是一样的，都足土基在一定应力级位下的 抗变形能力。并且已有的大量试验证明，土基 弹模量与ＣＢＲ值存在关系【ｌ－４１，但回弹模量 反映的是土的 线弹性特征，是一定范围内的平均值。 ＣＢＲ值所反映的则包括了塑性或不呵恢复变形，是一个点的值。可 见ＣＢＲ试验对于道路的设计有其自身的重要作用，在道路没计中应给与足够的重视 此外，ＣＢＲ值已为国 外许多国家所采用，交流起来比较方便 ，采』ｆ｛ＣＢＲ的现场快速测试对于现场的质量控制也比 弹模量 方 便町行， 我国在１９９６年ＪＯ月开始实施的《公路路攮没计规范》中第一次提出了具体的路基填料ＣＢＲ值的最 小值指标 （见表１）。当采用细粒土填筑¨寸，路基填料最小强度应符合要求。并在《公路上工试验规程》中规 定了路基ＣＢＲ值的测定方法。可见其作为评价路丛Ｌ和路面材料强度及稳定性具有重要意义 【收稿日期】２００５—０９—１５ 【作者简介】马宏剑（１９６９一），男，安徽合肥人．工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ期 马宏剑等：掺砂处理全风化花岗岩路基填料室内ＣＢＲ试验研究 ２３ 影响ＣＢＲ值的因素很多 ，Ｍｕｒｐｈｙ（１９６６）、Ｙｏｄｃ￣‘（Ｉ９７５）和Ｇｌａｎｖｉｌｌｅ（１９５１）研究了影响ＣＢＲ值的主要因 素，认为上的颗粒成分及液塑限、试验的环境条件，如湿度、干密度、孑Ｌ隙比以及、武验的浸水过程等对ＣＢＲ值 影响较大 下面简要介绍广东全风化花岗岩路基填料的性质，并分析掺砂对于ＣＢＲ值的影响 表１路基填料ＣＢＲ最小强度受求 ２广东全风化花岗岩路基填料的性质 广东菜高速公路沿线广泛分布有燕山期全风化化岗岩，其主要的指标如表２所示。 表２全Ｊｘｌ化花岗岩残坡积土（８－１层）的主饕物理力学指标（Ｋ２２＋０００～Ｋ３２＋０００） 对拟进行试验段的土层取样，并进行常规填料的ＣＢＲ试验，结果见表３。从表３可知，土样的ＣＢＲ值不 能满足表１所提到的路基规范的要求，而在广东某高速公路沿线２０ ｋｍ左右的路段上，其挖方就超过１Ｏ ｎｌ，。如何合理利用这些土方对该工程建设具有重要的意义 下面通过分析掺砂对全风化花岗岩ＣＢＲ值的影 响来确定提高全风化花岗岩的路用性质的方法 表３不同初始含水量土样的ＣＢＲ试验结果表 纠始 水赶％ 含水越％ ２＆１ ２７．１ ２７．７ ２８．２ ２７．１ ２８。８ ２６．８ ２８．０ ＣＢＲ值 ｌ＿５ １．７ｌ １．４４ １．４４ １．５６ ２．２２ １．７６ １．８９ 均值 ３掺砂处理全风化花岗岩的室内ＣＢＲ试验研究 根据土力学原理，土粒集合体构成上的骨架 上骨架的孔隙中存在液态水和气体。但上体具有与一般连 续固体材料不同的孑Ｌ隙特性，它不是刚性的多孔介质，而是大变形的孔隙性物质。通过孔隙中上粒的错位来 体现土的内摩擦和粘聚的抗剪强度特性。在贯入试验中反映的强度实质是它的局部抗剪切强度，并以此来 间接评价地基的抗局部剪切强度 ＣＢＲ值是反映在贯入试验之后，试件中部分土体与整体之间产生相对位 移（即剪切）时，在滑动面（即剪切面）上所产生的抗剪切力特性的表征，是土壤的抗局部剪切强度的反映 土 体的抗剪强度町以用公式Ｔ＝ｏ＇ｔａｎｑ￣＋ｃ来表示。由公式可知，土的抗剪切力由两部分组成：内聚力和内摩擦 力。内聚力是阻止土壤颗料位移的主要力，是土壤连接力的反应，但是当剪切力克服了内聚力之后，这时阻 止土壤颗粒移动的就是内摩擦力；当剪切力最终超过内聚力和内摩擦力的总和时，土体就被破坏，我们将土 体的这个总力称为土体的抗剪切强度。由以上所述可以看出，ＣＢＲ值反映的正是土体的局部抗剪强度，而土 体的抗剪切力是由两部分组成的，即内聚力干¨Ｉ＾Ｊ摩擦力 根据土力学原理，内聚力、内摩擦力与颗粒粒径有 维普资讯 http://www.cqvip.com ２４ 苏州科技 院学报（ 程技术版） ２００６钲 密切的关系。土体的颗粒粒径愈大，内摩擦力愈大，内聚力愈小；｝ 体粘性愈强，则内聚力愈大，但内摩擦力 愈小。反映到ＣＢＲ值的变化情况可以看到当土休的颗粒级配良好时，由于充填效应，使得其ＣＢＲ值相应较 大，但也不足一直增大。粒径如果过大，填料容易离析，并日＿∞帅 帅 砷 ∞ ∞ 粥 加 ｍ Ｏ 不均性也增大，这都将影响其密度值和强度值１５］。 根据广东某高速公路颗分实验数据，绘制丁８－１上层在含水量为ｌ５％时的素土、掺砂２６％、４４％、６５％的 颗分曲线，见图ｌ。 缸 —■一素土 —◆－掺砂２６％ —■一掺砂４４％ —●一掺砂６５％ —＊一砂土 Ｏ，（）ｌ（１（） Ｏ．１（Ｘ）０ 土特村往／ｍｍ 图１ 索土，掺砂２６％、４４％、６５％ ！分曲线图 从图ｌ可以发现随着掺砂量的提高，原素１：中起骨架作用的颗粒含量（１—１０ ｍｍ段粒组）并没有增加。 而其后的颗分曲线更加平缓，表明掺砂后土质级 情况彳｝｝到改善。而且其中０．０１￣１ ｍｍ颗粒含量增加，说明 较粗的颗粒问的孑Ｌ隙被较细的颗粒所填充，这一琏锁允填效应，使得土的密实度增加。同时增加了颗粒间相 对滑动时的阻力，增加了抵抗颗粒滚动的阻力和颗粒之间互相嵌接形成的阻力，使得土体的内摩擦力增加， ＣＢＲ值也相应增加。 图２是所作的素土以及掺砂２６％、４４％、６８％ｔｉｃ ＣＢＲ的变化情况。从图２可看出随着掺砂量的增加， ＣＢＲ值 随之增加。结合图１的分析表明，在增加掺砂量的过程中，七体所含的细颗粒随着掺砂量的增加而 出现了牛【｛刘’于未掺砂情况下较多的细颗粒．．在增加ｒ土体的密实度的同时也增加了土体的内摩擦力，反映 到实际情况ＣＢＲ值相应增加了。 从具体描述土颗粒级配情况的定量指标 × ｝ ＿＿＿ ｝ｒ ～ ｌ二 …＿ － 和ｃｌ，来分析，见表４。原素土在掺入砂土以 后，其Ｃ 值有了较大幅度的提高，并随着掺 ＃ 誓 ◆ 不掺砂 ■ 一＾ｌ ＿ － ＿＿● ■◆ ■ 掺砂址２８％ ｌｌ ＿ 一 ｜ｒＦ ４１， ＇ ▲掺砂量４４％ 砂量的提高电不断增加，表明土体的不均匀 Ｘ掺砂 ６８％ 性增加。结合图１，可以看到８—１的素土的颗 ■ 分曲线呈现较明显的台阶状，说明其缺乏中 ５ １０ １５ ２０ ２Ｓ 问粒组（ 和ｄ．。之间的某粒组）的土体。而随 禽水髓％ 着掺砂量的提高，这种台阶状逐步缓和，曲线 图２索土、掺砂２６％、４４％、６５％ＣＢＲ值变化曲线图 更加平缓。结合图２，土体的ＣＢＲ值也随之增 表４素土及不间掺砂量 和 值 ＪＪｕ，反映到上程实际中可以通过直接填补原 填料上中缺失部分的中问粒径的砂土。也就 是柱｛据缺失部分的中间粒径的大小直接选择 掺入砂上的种类，从而达到直接提高路基填上ＣＢｔ／ 的目的，Ｊ｛：节省工程造价。就本工 程而言，可掺入细砂 （０．０２￣１ １Ｉｉ１Ｉｉ段粒组）来提高土体的ＣＢＲ值，增加填料的不均匀性，这样土体在压实后，细颗粒充填于粗颗粒 所形成的孔隙中，容易得出较高的密实度和较好的力学性质 ５ ４ ３∞维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ期 马宏剑等：掺砂处理全风化花岗岩路基填料室内ＣＢＲ试验研究 ２５ ４结语 ＣＢＲ值作为一种表征路基和路面材料强度的指标，在道路设计和施工中具有重大意义，ＣＢＲ值反映的 是土体的局部抗剪切强度。本文通过对强风化花岗岩残坡积土的掺砂实验研究表明：在含水量一定的情况 下，可以通过掺砂实验来分析提高土体ＣＢＲ值的颗粒的粒径范围，并由此选择相应的砂土的种类，直接掺入 路基填料中，这样较粗的颗粒问被细粒土颗粒充填，直接改善填料的级配情况，增加土体的不均性，使得细 颗粒充填于粗颗粒所形成的子Ｌ隙中，使得土体的密实度增加，从而提高土体的ＣＢＲ值。这对于控制工程进度 和工程造价都起到了良好的作用。 参考文献： 【１Ｉ赵ＩＪ』ｊ乍，张常耀， 鹤松．路丛土【ＩＪＩ押校融 和野外承哉比ＣＢＲ研究Ｉ Ｊ１．湖Ｊ｛！ｉ大学学报，１９９３，２０（５）：１０７—１ＩＩ． Ｉ２Ｉ ＪＴＧＤ３０—２００４，公路路肚 计规范ＩＳＩ ＿ｌ３Ｉ陈们年．朱风№．韩勤．ＣＢＲ试验内在机理研究及影响 豢分析…．抓准化Ｉ．千１ ．２００１（１）：２８—３Ｏ． Ｉ４Ｉ ｃ张乍鸺．熊篮牛．ｆ｛ｊ红平．『，Ｉ杭高速公路（Ｉ：海段）路堤材料ＣＢＲ ｆｆｆ以及牛ＩＩ父 书 『究…．上海公路．１９９８，７２—８ 【５Ｉ何兆镒， Ｉ ，淡Ｋ厌．无粘结碎 材料绒 研究…．咀从交通学院 ：报．１９９６．１５（３）：ｌ８—２２． Ｔｈｅ ＣＢＲ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｏｉｌ Ｉｎｔｅｎｓｅ Ｗｅａｔｔｌｅｒｅｄ Ｇｒａｎｉｔｅ Ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ Ｇｒａｉｔ ＭＡ Ｈｏｎｇ－ｊｉａｎ， ＦＡＮＧ Ｌｅｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉ ｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｂｅａｒｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｓ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｊｕｄｇｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ａｎｔ］ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｐａｄｄｉｎｇ．Ｉｎｔｅｎｓｅ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｇｒａｎｉｔｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｏｉｌ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｎｉｎｇ ｔｏ ｔａｋｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｆｏｒ ｒｏａｄ ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ｔｈｅ ＣＢＲ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｅ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｇｒａｎｉｔｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｐａｄｄｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｍｉｘｅｄ ｉｎｔｏ ｓａｎｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｐｒｏｊｃｏｔ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｉｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ。 ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｎｓｅ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｇｒａｎｉｔｅ；ｓｕｂｇｒａｄｅ ｐａｄｄｉｎｇ；ＣＢＲ ｔｅｓｔ
