公路基层材料抗冲刷试验研究

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路基材料抗冲刷性能的

０—２．２２，液化等级为轻微液化，由此可知，碎石桩结论采用碎石桩和ＣＦＧ桩组合复合地基。在合理布桩的条件下可充分发挥两类桩的优势，针对具体的地层条件。将材料、长度或直径不同的桩体合理组合后，与天然地基复合形成组合桩型复合地基可充分挖掘天然地基的潜力。经工程实践证明。这类复合地基既能消除地基的中等或严莺液化，又能显著地提高地基承载力，同时也能取得较好的经济效
３３．１
冲刷试验结果分析二灰稳定碎石的抗冲刷性能对４种二灰粉煤灰稳定碎石进行抗冲刷试验研
石灰稳定碎石与二灰稳定砂砾的抗冲刷性能
比较南养护９０ｄ，混合料的配合比为７：１３：８０的石灰粉煤灰稳定碎石与７：１３：８０石灰粉煤灰稳定砂砾的冲刷试验结果比较分析可知：石灰粉煤灰稳定碎石的抗冲刷性能明显高于石灰粉煤灰稳定砂砾（见图１），相应的强度高于二灰稳定砂砾８０％。由于二灰稳定碎石的粗集料棱角较多。摩擦力较大．粗骨料之间的嵌挤作用较大。因而宏观表现出抗压强度高
３．２
试件固定同时又能与Ｍ眄底座相连的盛水的冲刷桶
内翔。试验模拟车辆对路面冲刷压力的变化范围，采用改变偏心质量矩和增减振动箱中的配莺块来实现套压功能。试验机的作用同定频率为１０Ｈｚ，作用时间为３０ｆｎｊｎ。沥青、水泥混凝土基层顶面所受的单位压力分别为０．５ＭＰａ～Ｏ．７ＭＰａ、０．０１ＭＰａ～０．１ＭＰａ阍．考虑重交通荷载。所以采用的冲击力为０．７ＭＰａ。
刁ｉ。
冲刷造成路面结构损坏的现象很普遍川。特别是在我国南方地区．水对半刚性基层材料的冲刷造成路面结构损坏的现象更是普遍存在。路面破坏原因中很霞要的因素是水通过各种途径进入半刚性基层，而大部分高速公路在重交通荷载的反复作用下。所产生的泵吸作用会造成基层唧浆甚至唧泥现象。对于一般路基而言，需采用高强度的路面基层．同时防止基层困受水的冲刷而导致路面破坏也十分莺要。故本文将进行水泥稳定碎石、石灰（水泥）粉煤灰稳定碎石（砂砾）基层抗冲刷性能方面的研究。

水泥稳定碎石基层抗冲刷性能控制指标探讨

１总体思路与试验结果
结构类型
骨架密实悬浮密实
３．５
４．２５３．２２
水泥剂量／％
４．Ｏ４．５ ຫໍສະໝຸດ ５．４７５．６４
４．１３
４．６１
５．Ｏ
５．８９５．４２
表２两种不同结构类型的试件２８ｄ龄期３０ｍｉｎ冲刷量ｇ
结构类型
３．１本文建立的水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性
能控制指标，既与《细则》等现行规范的指导思想一
表１两种不同结构类型的试件７ｄ无侧限抗压强度ＭＰａ
规程以及国内其他规范均没有给出无机结合料稳定材料抗冲刷性能的控制标准。国内部分学者对此进行了研究探讨，但尚未建立公认的控制指标Ｉ４Ｊ。迄今为止，强度仍然是水泥稳定碎石基层材料的惟一控制标准。因此，研究制定水泥稳定碎石基层材料的抗冲刷性能控制指标是十分必要的。
·ｌ７·
２水泥稳定碎石基层抗冲刷性能控制指标的建立
根据表１和表２的埘试匿量验结果，绘制水泥稳定碎石材料两种结构类型抗 ∞ 压舯强∞度∞与∞冲∞刷∞量∞ 的关系，如图１所示。
表４水泥稳定碎石基层材料２８ｄ龄期抗冲刷性能控制指标ｇ
摘要：抗冲刷性能是水泥稳定碎石基层材料的重要技术指标，但现行规范没有无机结合料稳定材料抗冲刷性能的控制标准，也缺乏公认的控制指标。按照不同的水泥剂量，分骨架密实与悬浮密实两种结构形式，制作了大量的水泥稳定碎石试件，测试７ｄ无侧限抗压强度和２８ｄ抗冲刷性能。通过分析抗压强度与冲刷量的关系，发现水泥稳定碎石基层材料在合适的水泥剂量、良好级配的情况下，其抗压强度与冲刷量具有较好的相关性。据此，在ＪＴＪ／ＴＦ２０－２０１５（（公路路面基层施工技术细则》提出的抗压强度标准的基础上，建立了水泥稳定碎石基层抗冲刷性能控制指标。关键词：水泥稳定碎石；抗冲刷性能；控制指标中图分类号：ｕ４１６．２１４文献标识码：Ａ

公路路基边坡沿河防护冲刷设计分析

公路路基边坡沿河防护冲刷设计分析【摘要】本文主要针对公路路基边坡沿河防护冲刷设计进行了分析。

在介绍了研究背景、研究意义和研究目的。

在分析了边坡稳定性和河道水流特性，比较了不同护坡设计方案，探讨了抗冲刷材料的选择以及护坡施工技术。

结论部分提出了设计优化方向、工程实施建议和未来研究展望。

通过本研究，对公路路基边坡沿河防护冲刷设计提出了一些有益的建议和参考，有助于提升工程质量和保障公路安全运行。

【关键词】公路路基、边坡、河防、冲刷、设计、分析、稳定性、水流特性、护坡、材料选择、施工技术、设计优化、建议、展望、工程、公路、防护、河道1. 引言1.1 研究背景公路路基边坡沿河防护冲刷设计是公路工程中一个重要的技术问题。

随着交通网络的不断发展和扩展，越来越多的公路需要建设在沿河地区，这就要求对公路路基边坡进行有效的防护，以确保公路的安全和持久性。

在沿河地区，河流水流的冲刷力对公路边坡的稳定性造成了威胁，如果不进行有效的防护措施，容易导致边坡滑坡、坍塌等严重后果，严重影响公路的正常使用和交通安全。

对于公路路基边坡沿河防护冲刷设计的研究具有重要的现实意义。

在过去的研究中，学者们对公路边坡沿河防护冲刷设计进行了广泛的讨论和研究，提出了各种不同的设计方案和技术方案。

随着科学技术的发展和社会需求的变化，传统的设计方法可能已经无法完全适应现代公路工程的要求。

有必要对公路边坡沿河防护冲刷设计进行深入的研究和分析，以寻求更科学、更有效的设计方案。

的内容到此结束。

1.2 研究意义公路路基边坡沿河防护冲刷设计是公路工程中非常重要的一项内容。

在沿河地区，由于受到河流水流冲刷的影响，路基边坡容易发生塌方、坍塌等安全问题，严重影响公路的安全运行。

对公路路基边坡沿河防护冲刷设计进行研究具有重要的意义。

对公路路基边坡沿河防护冲刷设计进行研究可以提高公路的稳定性和安全性，减少因河流冲刷导致的边坡灾害发生的可能性。

保障公路的正常使用和通行安全。

道路路面基层水泥稳定碎石施工的质量控制研究

道路路面基层水泥稳定碎石施工的质量控制研究【摘要】随着我国经济建设不断发展，我国城市道路的交通承载量不断加大，通行于公路的车辆与日俱增，对公路建设质量和公路承重量的要求也不断提升。

经过长时间的不断尝试和研究，国家对公路建设中的道路结构层标准也做了相应改善与提高，同时随着以前普遍使用的公路周边沙砾、精骨料逐渐缺少，造成了公路建筑材料的比配逐渐失衡，所以许多地区在新建公路过程中将水泥稳定碎石新技术逐步实行起来。

【关键词】道路，水泥稳定层，施工，质量控制中图分类号：u416.214文献标识码： a 文章编号：一．前言以水泥稳定层来作为路面底基层和路面基层，其优点主要表现为：具有良好的力学性能，整体性、耐久性、稳定性、抗压性能和抗冻性、承载力高及与面层结合能力好。

这些特点使其广泛被用于路面设计中，一般的路面多数采用了以水泥稳定粒料作为路面的基层。

在现代的施工过程中，只要严格的控制好各个环节，把握好原材料的质量关口，水泥稳层的质量就能得到十分好的控制。

本文详细的介绍了水泥稳定层的施工质量控制措施，以供参考。

二．水泥稳定碎石基层概述水泥稳定碎石是低标号碾压混凝土，主要是由石子、石粉、石屑、水泥、水拌和碾压而成，广泛应用与公路的基层施工，是公路由刚性向沥青柔性过渡的半柔性、半刚性材料。

水泥稳定碎石基层的材料和质量是影响公路使用性能和寿命的关键因素。

基层质量直接影响公路的早期破坏，所以为了提高公路的修筑质量，基层问题是极其重要的一个方面。

1.强度和刚度。

具有足够的强度和合适的刚度是水泥稳定碎石基层必须具备的性能。

因为水泥稳定碎石基层要承受车轮荷载的反复作用，要确保在这些作用下，基层不会产生严重的变形或者疲劳弯拉破坏。

2.水稳定性和冰冻稳定性。

水泥稳定碎石基层应该必须具有水稳定性和冰冻稳定性。

路表水会渗入到路面结构中，地下水也会进入路面结构层，冰冻地区，路基上层及路面底基层都会处在过湿或者潮湿的状态。

所以基层材料在水的作用下，它的整体性、刚性、强度不会出现明显下将的情况，在冬季时又能够承受冻融循环。

公路路面基层材料检验检测及其施工技术

公路路面基层材料检验检测及其施工技术摘要：公路路面基层是指在路基（或垫层）的表层，由一种具有特定技术手段的单一粒径的物质组成，其物质组成及质量的优劣，对道路的品质及使用性能有很大的影响。

基层不管是水泥路面或沥青路面的应用中都是一个很重要的功能层，同时它也是道路中的承重层，主要起稳定路面的作用。

关键词：公路路面；质量检测；施工技术中图分类号：U4160引言本人从事检测工作多年，主要是基层无机结合料配合比的设计及工地现场的铺筑及检测。

现将基层从水稳层配合比的设计及试验根据自己经验以及设计文件，借鉴相关规范做以下见解：1基层原材料要求水泥强度等级为32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，水泥初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h且小于10h。

相对于现场铺筑而言，水泥的凝结时间对于铺筑影响在于，铺筑时更好摊铺压实，水泥作为结合料，碎石和砂更好的粘接在一起，凝结时间达到要求能至材料不至于离析。

水符合现行《生活饮用水卫生标准》的饮用水可直接作为基层材料拌和与养生用水。

拌合使用的非饮用水应进行水质检验，技术要求应符合规范要求。

养生用水可不检验不容物含量，其他指标应满足规范要求。

粗集料用于稳定材料的粗集料宜采用各种硬质岩石或砾石机工城的碎石，也可以直接使用天然砾石。

各等级公路基层应采用4.75mm以上粗集料单一粒径的规格料。

用于级配碎石或砾石的粗集料应有一定级配的硬质石料，不能含有土块有机物，粗集料需要控制最大公称粒径、通过率、4.75mm的颗粒含量。

细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，需要注意0.075mm筛孔下的通过百分率。

材料分档与掺配，材料按公路等级和交通荷载分档，二级及二级公路不少于三档，高速及一级公路不少于四挡，材料的档数越细化，各档材料进行参配合成以后得到的连续级配的材料会很密实，能使结合料相应的减少，而且还能得到较高的强度。

2基层无机结合料配合比的设计2.1原材料检验相关的材料和结合料需要根据设计文件或规范要求进行试验，材料需全部合格以后才能进行下一步的试验。

《公路水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术规范》(DB33T836-2011)

0-5
9.5-19
100 90-100 0-15
0-5
4.75-19
100 80-100 30-60 0-15
0-5
4.75-9.5
100 90-100 0-15
0-5
2.36-4.75
100 90-100 0-15
0-5
0-2.36
100 70-100 25-50
注：“0-2.36mm规格”中0.075mm通过率采用石灰岩时为0-15%。
2021/10/10
11
本标准共包括7个章节
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1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 材料 5 配合比设计 6 施工 7 施工质量管理与检查验收
12
1 范围
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范围:
1. 本标准主要适用于高等级公路的新建、改建、扩建和大修的水泥稳定碎石基层施工，其他公路可参照执行。
0～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～19mm、19～
31.5mm四档。但需要指出的是，工程实践证明，从9.5mm处
分20档21/进10/1行0 混合料设计依然是可行的。
28
➢ 4.3.3条款提出“当单一规格集料的粒径组成不满足要求而配合后的混合料级配满足要求时，在加大混合料级配检测频率的基础上，也允许使用”。此提法侧重于强调集料混合料性能的重要性，美国SUPERPAVE也规定“集料标准不是针对个别集料而是针对集料混合料的”，因此只要综合的指标合格，也容许在工程上使用。
26
➢粗细集料应有适当的级配，其粒径规格可参照表4的规格生产和使用。
表4 水泥稳定碎石混合料用集料规格
规格（mm）

《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)

中华人民共和国行业标准公路工程集料试验规程Test Methods of Aggregate for Highωay EngineeringJTG E42—2005主编单位：交通部公路科学研究所批准部门：中华人民共和国交通部施行日期：2005年08月01日人民交通出版社2005·北京中华人民共和国交通部公告第3号关于发布《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30—2005)、《公路工程岩石试验规程》(JTG E41—2005)、《公路工程集料试验规程》(JTG E42—2005)的公告现发布《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)、《公路工程岩石试验规程》(JTG E41-2005)和《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)、自2005年8月1日起施行。

原《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ 053-94)《公路工程石料试验规程》(JTJ 054-94)和《公路工程集料试验规程》(JTJ 058-2000)同时废止。

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)与《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)由交通部公路科学研究所主编，《公路工程岩石试验规程》(JTG E41-2005)由中交第二公路勘察设计研究院主编。

规程的管理权和解释权归交通部，日常的具体解释和管理工作由主编单位负责。

请各有关单位在实践中注意积累资料，总结经验.及时将发现的问题和修改意见函告规程主编单位(交通部公路科学研究所，北京市海淀区西土城路8号，邮政编码：100088；中交第二公路勘察设计研究院，武汉市汉阳区鹦鹉大道498号，邮政编码：430052)，以便修订时参考。

特此公告。

中华人民共和国交通部二〇〇五年三月三日前言原《公路工程集料试验规程》(JTJ 058-2000)(以下称原规程)，由交通部公路科学研究所主编，是在1994年版的基础上修订而成的。

公路工程路基试验段方案

公路工程路基试验段方案一、试验段概况为了对公路路基材料的力学性能和抗冻融性能进行科学的评价和过程分析，以确保公路工程的质量和安全，本试验段将在XX省XX市XX县X村地段进行设置，试验段总长度约为XXXm，试验道路为XX路，试验段的宽度为XXm，试验段设置区域地理环境条件较好，具备较好的试验条件。

二、试验段设置1. 试验段布设试验段布设需要按照工程要求，设在具有代表性的自然地理条件的地点，适当考虑风化程度、土层性质、地下水情况等因素。

同时，要保证试验道路路面平整，便于试验和观测。

2. 试验段标识为了确保试验段的清晰度和可识别性，试验段应设立明显的路标和标志牌，标明试验段名称、长度、宽度等信息。

三、试验内容1. 路基材料力学性能试验本试验将对路基材料的抗压强度、抗拉强度、变形模量等力学性能进行测试。

2. 路基材料抗冻融性能试验通过模拟冻融循环试验和冻融循环试验，对路基材料的抗冻融性能进行评价。

3. 路基材料水稳性试验对路基材料的抗冲刷性、稳定性等进行试验和评价。

4. 路基材料可持续性能试验评估路基材料的可持续性能，包括对环境影响、资源利用效率等方面的试验。

四、试验设备和技术方案1. 试验设备试验将使用地基承载力测试仪、冻融试验箱、稳定性试验仪等设备，以及配套的试验测量系统。

2. 试验技术方案采用现代化试验技术和方法，如数字化测量技术、自动化试验系统等，同时可以依托计算机模拟试验和数值模拟分析。

五、试验方法与参数1. 测试参数测试路基材料的抗压强度、抗拉强度、变形模量等力学性能指标，以及冻融循环试验指标、水稳性试验指标、可持续性能试验指标等。

2. 测试方法采用标准试验方法进行测试，确保试验的科学性和可靠性。

六、试验数据记录与分析1. 数据记录试验过程中，应对试验数据进行实时记录和保存，包括试验参数、样品标识、试验日期等信息。

2. 数据分析对试验数据进行系统分析和处理，以科学的方法和手段，对试验结果进行评价和结论。

路面基层材料抗冲刷评价方法研究进展

d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2022.01.005路面基层材料抗冲刷评价方法研究进展李将伟1,3,郑小平2,李洪震2,许荆卫2,沈卫国1,张正1(1.武汉理工大学,武汉430070;2.荆门市公路管理局,荆门448004;3.中国三峡建工(集团)有限公司,成都610041)摘要: 针对目前尚没有理想的基层材料抗冲刷实验仪器与实际冲刷很好关联的问题,首先介绍了半刚性基层材料的冲刷机理,并对冲刷试验仪器的发展历程进行了综述㊂通过对前三代抗冲刷仪器的特点分析总结了其各自的优缺点㊂在此基础上提出了考虑试件排水性能的抗冲刷试验的新思路,以更好的模拟基层产生冲刷破坏的实际服役环境㊂关键词: 半刚性基层; 水损害; 抗冲刷; 实验方法; 进展R e s e a r c hP r o g r e s s o fE v a l u a t i o n M e t h o d s f o rE r o s i o n R e s i s t a n c e o fP a v e m e n t B a s eM a t e r i a l sL I J i a n g -w e i 1,3,Z H E N GX i a o -p i n g 2,L IH o n g -z h e n 2,X UJ i n g -w e n 2,S H E N W e i -g u o 1,Z HA N GZ h e n g 1(1.W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,W u h a n430070,C h i n a ;2.J i n g m e nH i g h w a y A d m i n i s t r a t i o n ,J i n g m e n448004,C h i n a ;3.C h i n aT h r e eG o r g e sC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n ,C h e n g d u610041,C h i n a )A b s t r a c t : I nv i e wo f t h e p r o b l e mt h a t n o i d e a l b a s em a t e r i a l a n t i -s c o u r i n g e x p e r i m e n t a l i n s t r u m e n t a n d t h e a c t u a l e -r o s i o nw a sw e l l r e l a t e d ,t h i s a r t i c l e f i r s t i n t r o d u c e d t h e e r o s i o nm e c h a n i s mo f s e m i -r i g i d b a s em a t e r i a l s ,a n d s u mm a r i z e d t h e d e v e l o p m e n t p r o c e s so f t h ee r o s i o nt e s t i n s t r u m e n t .T h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h e f i r s t t h r e e g e n e r a t i o n s o f a n t i -s c o u r i n g i n s t r u m e n t s ,t h e i r r e s p e c t i v ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sw e r e s u mm a r i z e d .O nt h i sb a -s i s ,an e wi d e ao f a n t i -s c o u r i n g t e s t c o n s i d e r i n g t h ed r a i n a g e p e r f o r m a n c eo f t h e t e s t p i e c ew a s p u t f o r w a r dt ob e t t e r s i m u l a t e t h e a c t u a l s e r v i c e e n v i r o n m e n t o f e r o s i o nd a m a g e c a u s e db y t h eb a s e l a y e r .K e y w o r d s : s e m i -r i g i db a s e ; w a t e r d a m a g e ; a n t i -s c o u r i n g ; e x p e r i m e n t a lm e t h o d ; p r o g r e s s 收稿日期:2021-11-15.作者简介:李将伟(1993-),硕士.E -m a i l :897887107@q q.c o m 近年来,随着我国经济的迅速发展,我国的道路交通所面临的考验与挑战也越来越大,车速快㊁载重大㊁通行量大㊁超载车辆比例高等因素成为了路面产生快速破坏的主要原因㊂我国经济发达地区的公路通车里程大,道路的水损害问题亦十分严重㊂在我国半刚性基层材料凭借其显著的工程特性和经济优势,成为了混凝土路面主要的基层材料,但是半刚性路面基层往往会产生大量的收缩开裂进而形成反射裂缝,在雨水的作用下发生冲刷和唧泥,并且破坏随着交通量和车辆载重的增加而呈现不断加剧的趋势,成为我国公路最为普遍的病害类型[1]㊂尽管我国的公路沥青和水泥混凝土路面设计规范[2,3]都提出路面基层应具备较强(足够)的抗冲刷能力,但是都没提出统一的抗冲刷的技术指标要求㊂国内外就道路基层材料抗冲刷性能方面做了大量的工作[4,5],我国针对无机结合料路面基层的抗冲刷性实验制订了规程[6],但是目前尚没有理想的基层材料抗冲刷实验仪器能够很好地与实际冲刷相联系,所以有必要对能够评价路面材料抗冲刷性能的试验方法进行研究㊂1 半刚性基层材料的冲刷机理路面产生冲刷破坏的机理可以分为三个阶段:1)自由水的浸泡软化:当降水接触到路面表面时后,大部建材世界 2022年第43卷第1期分水会经由路面排水设施排除,但降水量较大或者降水没有被及时排出时[7],水分会沿着路面的缝隙进入路面结构内部㊂自由水的浸泡会使基层表面材料软化,降低颗粒材料和基体的粘接力㊂2)静水压力下的溶蚀:行车载荷的作用会使自由水在基层产生静水压力,从而使水分沿着微裂纹向更深处进行迁移,在加速磨蚀作用的同时直接导致表面颗粒脱落,形成一定厚度的表面松散颗粒,为动水压力的冲刷奠定基础[8]㊂3)动水压力下的冲刷:当行车载荷作用在混凝土路面板上的时候,承载的面板会向下弯曲,积聚的自由水受压产生脉动水压力,流向相邻的板块(如图1(a )㊁图1(b )所示)㊂如果基层抗冲刷能力较差,基层表面松散的颗粒水流冲刷而带走,当水流压力足够大的时候自由水甚至会沿着路面接缝喷射到道路表面,即典型的唧泥现象㊂当行车载荷离开受力面板之后,驶入板向上反弹,面板底部会形成负压,将之前挤出去的自由水重新吸回板底[9]㊂在这个过程中,自由水快速地返回板底,再次冲蚀基层表面的松散颗粒(如图1(c )㊁图1(d)所示),即泵吸现象㊂板底积聚的自由水随着行车荷载的反复作用,反复地冲刷㊁磨蚀基层材料,将基层中的细浆料带出路面结构,形成路面板底的脱空现象[10,11]㊂在冲刷过程中,这三个阶段交替进行,并相互加速影响㊂行车载荷和温度的重复作用会加速路面脱空的发展,而路面脱空会使自由水的渗入量大幅增加,从而导致动水冲刷中基层材料更加快速地流失,使路面脱空更加严重,加剧路面破坏进程㊂2 冲刷试验仪器的发展早在20世纪50年代,美国等西方国家就开始关注道路在行车作用下产生的唧泥现象,但是真正开展基层材料抗冲刷性能的研究是从20世纪80年代开始的,而且国内外相应的报道屈指可数㊂按照抗冲刷试验仪器的研制时间以及模拟方式可以将实验仪器分为三代㊂第一代仪器对道路的冲刷情况进行了简单的模拟;第二代仪器结合了冲刷原理考虑了回吸冲刷作用,可以比较合理地评价路面抗冲刷的状况;第三代仪器在第二代的基础上不采用昂贵的MT S 驱动,采用了偏心轮或空压机驱动㊂2.1 第一代实验仪器第一代实验仪器包括法国旋转刷试验装置㊁法国振动台试验装置以及澳大利亚振动台试验装置㊂法国作为较早开始研究半刚性基层材料抗冲刷性能的国家,较早开始使用旋转刷装置来测试材料的抗冲刷性能(见图2)㊂它依靠旋转的钢丝刷磨刷试件表面来模拟实际中基层材料所受的冲刷状况,通过测量试件磨刷后质量的减少量来评价路面抗冲刷能力的强弱㊂该试验方法虽然在一定程度上模拟了冲刷状况,但是试验过程中没有涉及到水分参与㊂该仪器更偏重于测试材料的抗磨性能,而对于浸泡软化㊁静水溶蚀以及动水冲刷等情况完全没有模拟,不能真实地反映材料抵抗冲刷的实际情况㊂法国振动台装置主要由振动台和钢桶两大部分组成(见图3),将试件置于有水的钢桶中,通过震动模拟行车载荷的作用㊂澳大利亚的振动台装置的基本结构和法国振动台的结构基本相似(见图4),只是增加了配重以达到增大压力的目的㊂振动台装置有水参与冲刷,并且模拟了泵吸作用 ,相比旋转刷装置有了很大的进步㊂但是经过研究发现,试件的振动频率与振动台的振动频率不一致,而且试件所受的作用力和振幅也并不是一个固定值,当试件质量或者刚度发生改变后,试件的运动情况和受力状况也会随之发生变化㊂除此之外,试件与钢桶壁之间的缝隙较宽,试件上下运动难以保证垂直,而且试件的边缘容易在震动中被破坏,加大冲刷损失量,造成较大的实验误差㊂长安大学的王博经过对道路抗冲刷试验机的研究[12],提出使用高压水柱冲击试件顶面的方式来模拟行车对路面产生的动水压力㊂该试验机的结构如图5所示㊂建材世界 2022年第43卷第1期进行试验时,将试件放置在旋转支座上,由位于机器顶端的喷头喷出高压水柱,水柱作用于试件顶面,模拟实际情况中的行车载荷㊂试件为ϕ15c mˑ15c m 的圆柱体,喷头在试件顶面的作用面积为一个扇形,试验时,电机带动旋转支座旋转,确保试件全部顶面受到相同的水压冲刷㊂通过调节水流的冲刷时间和冲刷压力来模拟一定时间㊁一定交通量下的冲刷破坏㊂该试验装置使用的设备结构简单而且易于获得,对于制造工艺没有很高的要求,节省了成本,在推广方面具有其他仪器无法比拟的优势㊂但是该仪器采用水流冲刷的方式进行模拟,在试验的过程中会消耗大量的水,造成很大的浪费,并且高压水流直接作用于试件的顶面,在冲刷过程中高压水流不仅可能会直接对试件产生破坏,而且加剧冲刷破坏的效果,增加冲刷破坏的损失量,影响试验的结果㊂2.2 第二代实验仪器2000年,我国的沙爱民教授在总结国内外研究成果的基础上[13],创造性地提出了基于MT S 平台的道路抗冲刷试验装置(见图6)㊂该试验装置将试件固定在一个盛水的冲刷桶中,依靠MT S 平台采取自上而下的加载方式模拟行车载荷的作用㊂在试验过程中,MT S 压头对试件顶面进行加载,将试件中的细浆料挤压出来,模拟实际情况中路面面层与基层间的细浆料被挤出来的情况㊂当MT S 压头上升的时候,压头与试件顶面之间产生负压,将自由水迅速地吸入压头底面和试件顶面之间,将试件顶面微结构中的细颗粒和浆料带出,模拟实际中车轮经过后路面回弹造成冲刷的情况㊂MT S 平台较好地模拟了实际冲刷状况,可以很方便地控制加载速率㊁间隔和加载时间,加载作用力也很稳定,相比之前的仪器有了很大的进步㊂MT S 装置为之后的仪器开发提供了重要的思路,之后的仪器大都采用和MT S 平台实验装置相似的加载原理和模拟方式,只是在驱动方式以及冲刷桶的设计上进行了进一步的研究,所以将MT S平台抗冲刷试验装置单独划分为第二代试验仪器㊂MT S平台虽然有其无法比拟的优点,但是该仪器属于大型的仪器平台设备,结构复杂,价格昂贵,只有少数的专业检测机构以及高等学校有能力配备,而且不容易进行维护和保养,难以进行推广应用,所以有必要设计出更简便易推广的试验装置㊂2013年重庆交通大学的陆超使用U T M-100伺服液压多功能材料试验系统(U TM-100系统包括:加载架㊁液压泵㊁液压分流器㊁温控箱㊁I MA C S控制和数据采集系统㊁试验组件㊁U T S试验软件)结合自制的冲刷桶对路面基层材料进行了抗冲刷性能的测试㊂该试验装置的试验原理大致与MT S平台试验机的原理相似,采用液压系统代替MT S系统进行加载㊂液压系统比较容易实现冲刷水流压力的调节控制,及冲刷和泵吸循环过程,对于压力的控制以及数据的采集都有比较好的表现,整体性能来讲十分出色㊂但采用液压动力的缺点是冲刷试验机生产的成本依然很高,虽然与MT S平台相比已经降低了很大的成本,但绝对成本依然很高㊂采用液压系统做动力,加载与卸载的时间比较长,而且当冲刷压力较大时,还需要为液压系统配备冷却设备,这种方法不适宜在道路建设单位推广使用㊂2.3第三代实验仪器为了进一步改进抗冲刷试验仪器,国内的相关研究人员结合实际应用情况,开始相继考虑使用不同的装置作为仪器的动力来源㊂要想达到冲刷试验机的技术指标,试验机的动力选择有MT S平台㊁电动㊁液压以及气动等方式㊂沙爱民教授在总结国内外基层冲刷试验方法优缺点的基础上[14],开发出了新型的抗冲刷性能试验机㊂该试验机的模拟原理与MT S平台比较相似,采用电动机驱动(其结构如图7所示),通过电动机的转动带动偏心轮,从而推动冲刷头产生上下运动,实现对试件的加压和卸载的过程㊂该冲刷试验机模拟程度较好,结构简单,维护方便,可以很方便地实现对冲刷次数的计数,而且这种加载方式减小了侧向振动和试模摩擦对实验的影响,具有比较高的推广应用价值㊂但是该试验机由于采用机械加载,加载压力值是外部机械的施加压力,无法准确监测冲刷桶内的真实水流冲刷压力,并且采用机械加载的加载间隔比较短,这与实际中加载速度快㊁回流时间长的情况相差较大, 泵吸作用还没有完全完成就已经开始了下一轮的循环,水分的回流不充分,模拟的效果不是很好㊂为了进一步改进抗冲刷试验仪器,国内的相关研究人员开始相继考虑使用空气压缩机作为提供压力的动力装置㊂2009年,长安大学的张擎博士制造出了新型的抗冲刷试验机并使用该仪器对冲刷脱空的混凝土路面进行了研究,该仪器的原理图见图8㊂冲刷试验机工作原理:首先向气缸内输入高压气体,推动气缸活塞向下运动,气缸活塞与冲刷筒内刚性冲刷板连接,由冲刷板向冲刷筒内的水施加加压过程,冲刷筒内产生正的冲刷压力,这个过程相当于行车荷载开始作用到路面的冲刷过程㊂当气缸活塞达到最大行程后,冲刷过程结束,此时自动控制阀门打开,气缸内的气体排出,压力降低,拉动活塞向上运动,带动冲刷板对冲刷筒内水施加减压过程,冲刷筒内产生负压力,这个过程相当于车辆荷载离开路面产生的泵吸过程,当气缸活塞达到起始位置后,泵吸过程结束,一个冲刷循环过程完成,之后再充气加压开始第二个冲刷泵吸过程㊂采用气动驱动的优点在于可以调节气缸内气体的压力控制冲刷筒内冲刷水流压力,通过气缸充气和放气循环过程实现冲刷板的上下运动,达到控制冲刷筒内水流的冲刷和泵吸循环作用㊂而且气动设备成本低,只需要为冲刷试验机配备一个空气气泵,不需要像液压系统配备冷却系统,因此冲刷试验机的体积非常小巧,便于运输和安装㊂就目前的情况来看,气动驱动的仪器优势更加明显㊂长安大学的盛燕萍也曾研制出使用空气压缩机做动力的气动抗冲刷试验装置,其基本原理与上述装置相似㊂3关于抗冲刷试验的新思路设计的试验机器应该满足以下几个基本要素:1)试验装置应该能够合理地模拟实际路面板产生冲刷破坏的过程,考虑水和荷载的联合作用效果,尤其是动水压力的影响,使之与实际冲刷联系更加紧密㊂2)试验装置应该能够稳定控制试验的冲刷频率和冲刷作用力,保证试验的稳定性㊂3)装置的设备结构和使用流程应该尽可能简便,方便在道路建设单位应用㊂在实际服役环境下,基层的冲刷破坏有个重要的影响因素是排水性能,但以往的方法没有考虑到好的排水性能可以减少基面层间水的富集,减少冲刷破坏的程度㊂为了在进行抗冲刷试验的同时对试件的排水性能进行测试,可以使用定量的水对试件进行抗冲刷试验的测试,冲刷桶采用内外套筒结构,冲刷内筒的底部做一定的排水处理,来模拟水分透过路面基层后渗透进入基层下部的状况,以此来弥补路面排水性能的优劣对试件抗冲刷性能造成的影响,减少试验误差㊂该冲刷桶大体的结构如图9和图10所示㊂为了衡量路面排水性能对试验的影响,可以在试验开始向冲刷桶内注入一定量的水,如果试件的排水性能非常好,水分会快速地通过试件内部,然后通过桶底部的排水孔被排出,冲刷作用较弱;如果试件的排水性能较差,水分会在试件内部积聚较长时间,难以从冲刷桶的底部排出,相应的冲刷作用也较为强烈㊂要想在进行抗冲刷实试验的同时考虑路面排水性对试验的影响,新的冲刷桶采用两个半桶连接而成,桶内采用橡胶材料裹附试件,橡胶材料的内径略小于试件的直径,在连接固定好后可以有效地贴紧试件外表面,防止水分沿着外表面渗透到桶底,并且可以方便地连接量水槽,见图11㊂采用两个半桶的结构可以使试件非常方便地装入桶中,同时由于其结构较为简单,操作也比较方便㊂建议采用空压机驱动冲刷橡胶垫以降低成本,也可以采用MT S驱动㊂4结论与展望1)第一代仪器对道路的冲刷情况进行了简单的模拟㊂2)第二代仪器结合了冲刷原理考虑了回吸冲刷作用,可以比较合理地评价路面抗冲刷的状况㊂3)第三代仪器在第二代的基础上不采用昂贵的MT S驱动,采用偏心轮或空压机驱动㊂4)该文提出的冲刷试验机在第三代机的基础上考虑了路面基层材料排水性对冲刷破坏的减轻作用㊂参考文献[1]沙爱民著.半刚性路面材料的结构与性能[M].北京:人民交通出版社,1998.[2]林绣贤.半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社,1988.[3]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社,1999.[4]J T GD50 2017,公路沥青路面设计规[S].北京:人民交通出版社,2017.[5]J T GD40 2017,公路水泥混凝土路面设计规范标准[S].北京:人民交通出版社,2017.[6]J T GE51 2015,无机结合料稳定材料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2015.建材世界2022年第43卷第1期[7]郝燕明.半刚性基层水泥混凝土路面冲刷破坏机理分析[J].建材与装饰,2017(35):232-233.[8]张敏江,关贺,梁鸿颉.半刚性基层材料抗冲刷性能的研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2006(3):371-374.[9]郭瑞,杨晓娟,蒋红,等.沥青路面水泥稳定碎石基层抗冲刷性能影响因素试验分析[J].工程科学与技术,2019,51(2):78-84.[10]高伟,崔巍,李秀凤.半刚性基层表面抗冲刷性能试验与分析[J].公路交通科技,2018,35(3):1-7.[11]李灿华,向晓东,刘思,等.半刚性钢渣基层材料性能试验研究[J].矿产综合利用,2015(3):73-77.[12]王博.半刚性基层材料抗冲刷性能研究[D].西安:长安大学,2010.[13]沙爱民,胡力群.半刚性基层材料的结构特征[J].中国公路学报,2008(4):1-5,42.[14]沙爱民,胡力群.半刚性基层材料抗冲刷性能试验方法研究[J].中国公路学报,2002,15(2):4-7.(上接第12页)参考文献[1]侯江,郭卫广,雍毅,等.基于文献计量学方法剖析磷石膏研究及进展[J].磷肥与复肥,2021,36(1):32-35.[2]李美.磷石膏品质的影响因素及其建材资源化研究[D].重庆:重庆大学,2012.[3]林宗寿,刘丽娟,章健.过硫磷石膏磷渣水泥的开发研究[J].武汉理工大学学报,2020,42(3):17-22.[4]魏兴,郑光亚,何宣志,等.磷石膏复合胶凝材料的制备及胶结过程研究[J].现代化工,2021(41)9:101-106.[5] Y a n g M,Q i a nJS,P a n g Y.A c t i v a t i o no fF l y A s h-l i m eS y s t e m sU s i n g C a l c i n e dP h o s p h o g y p s u m[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l 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路面基层材料试验方法

路面基层材料试验方法
一、基层材料物理力学性能试验方法
1.密度试验：采用标准筒法或水浸法测定基层材料的干密度和湿密度，通过计算得到松散度和相对密度等参数。

2.水分特性试验：根据需求采用重量法或压力法测定基层材料的含水
率和水分含量，评价材料的含水性。

3.粒径分析试验：采用筛分法或激光粒度分析仪确定基层材料的颗粒
级配，反映材料中各种颗粒的比例。

二、基层材料强度性能试验方法
1.抗拉试验：采用拉伸试验仪对基层材料进行拉伸试验，测定其抗拉
强度和抗拉变形能力。

2.抗剪试验：采用扭剪或剪切试验仪对基层材料进行剪切试验，测定
其抗剪强度和剪切变形能力。

3.抗压试验：采用压力试验仪对基层材料进行压力试验，测定其抗压
强度和变形能力。

1.动弹性模量试验：采用挠度仪等设备对基层材料进行动弹性模量试验，评估其抗变形能力和回弹性能。

2.稳定度试验：采用驻车摩擦试验仪测定基层材料的稳定度，反映材
料的结构稳定性。

3.动态剪切试验：采用剪切试验仪模拟车辆行驶过程中的剪切受力情况，评估基层材料的变形特性和疲劳性能。

4.硬度试验：采用洛氏硬度计等设备对基层材料进行硬度试验，评估其耐磨性和抗压强度。

总之，路面基层材料试验方法多种多样，根据需要选取适合的试验方法进行评价，可以帮助工程设计人员更好地了解和选择路面基层材料，保证路面的使用性能和寿命。

DHT土凝岩稳定材料抗冲刷及抗开裂性能试验研究

DHT土凝岩稳定材料抗冲刷及抗开裂性能试验研究发表时间：2018-02-08T14:42:14.633Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第27期作者：许英杰[导读] 随着人类文明的发展，绿色交通已成为科技发展的趋势。

烟台市莱山区公路管理局摘要：文章通过室内试验对DHT土凝岩稳定材料抗冲刷及抗开裂性能进行了研究，并与相应的水泥稳定材料进行了对比分析。

研究结果表明，DHT土凝岩稳定材料具有良好的抗冲刷及抗开裂性能。

关键词：DHT土凝岩；抗冲刷性能；温缩；干缩；对比分析1.引言随着人类文明的发展，绿色交通已成为科技发展的趋势。

应用工业废弃物，变废为宝已经成为现代工业的时尚，也是绿色交通发展的重要组成部分。

DHT土凝岩主要成分是赤泥、粉煤灰、钢渣、煤矸石等固体废弃物。

DHT土凝岩具有使用方便、施工工艺简单的特点，同时可替代大量的石灰、水泥、粉煤灰等传统筑路材料，大大节约了材料成本，并且起到了对自然资源的保护作用。

近二十年，我国公路快速发展，重载、超载车辆比例不断增加，加快了路面的破坏。

工程实践表明，大多数基层的破坏并不是承载能力不足造成的，抗冲刷及抗开裂性能差是主要因素之一。

本研究通过室内试验对DHT土凝岩稳定材料的抗冲刷性能进行了研究，并与水泥稳定材料进行了对比分析。

2.抗冲刷性能试验研究2.1试验方案抗冲刷试验按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）T 0860-2009方法进行。

本试验借助于MTS万能试验平台提供一个自上而下的冲击力来模拟行车荷载对路面的作用。

把准备好的试件放入冲刷桶内，用夹具将试件固定于冲刷桶的底面（为保护试件免受夹具的损伤，在试件与钢夹之间沿着径向垫上一层胶皮垫），然后将装有试件的冲刷桶固定在试验机上并向冲刷桶中注入清水，水面应高于试件顶面5mm。

在试件上垫上有纵横竖向孔的橡皮垫。

然后调整好试验机的施力状态，冲击力峰值为0.5MPa，冲刷频率为10Hz，冲刷时间为1800秒。

沥青路面水泥稳定类基层材料抗冲刷性能试验及机理研究

第16卷　第1期2003年1月中　国　公　路　学　报China Journal of Highw ay and TransportVo l.16　No.1Jan.2003文章编号:1001-7372(2003)01-0015-04收稿日期:2002-02-23作者简介:胡力群(1971-),男,陕西西安人,长安大学讲师,工学博士研究生.沥青路面水泥稳定类基层材料抗冲刷性能试验及机理研究胡力群,沙爱民(长安大学公路学院,陕西西安　710064)摘　要:通过研究沥青路面基层冲刷破坏发展过程、破坏形式以及水泥稳定类基层材料内部结构特征,分析了沥青路面水泥稳定类基层冲刷破坏机理。

利用大型材料测试系统M TS 模拟道路基层在受到冲刷时的实际使用情况,对不同水泥用量的水泥土、水泥碎石、水泥砂砾开展了冲刷试验,研究分析了影响水泥稳定类基层材料抗冲刷性能的因素。

关键词:道路工程;水泥稳定类材料;抗冲刷性能试验;机理分析中图分类号:U416.217 文献标识码:AExperiment and mechanism analysis for anti -erosion of cementstabilized soil material base -course of bituminous pavementHU Li-qun,SHA Ai-min(Schoo l o f Highw ay ,Chang ′an U niver sity ,X i ′an 710064,China )Abstract :In this paper ,er osion mechanism of cement stabilized mater ial base-co urse o f bitumi-no us pavement is analyzed through the study o f erosion development pro cess,er osion for ms andinner structur e characteristic of the mater ial .U tilizing M T S ,a kind o f material test sy stem ,to simulate actual situation w hich base-co ur se is eroded,er osion ex periment o f cement stabilized so il,crush stone,and g ravel w ith different dose of cement ar e carried o ut to study factor s w hich influence anti -ero sion per for mance of cement stabilized base -course m aterial .Key words :road engineering ;cement stabilized soil mater ial ;anti -erosio n ex periment ;mecha-nism analysis1　道路使用中的冲刷现象1.1　路面基层冲刷的发展过程沥青路面建成初期,路面面层裂缝少,外界水分难以进入道路结构层内部,基层相对较为干燥。

水泥稳定类基层材料抗冲刷性能的试验研究

水泥稳定类基层材料抗冲刷性能的试验研究朱唐亮;谈至明;周玉民【摘要】采用新研发的数字化冲刷试验仪(动水压力、速度和入射角度等可调),开展了水泥稳定土和水泥稳定碎石这2种基层材料的室内冲刷试验,得到了水泥稳定类基层材料冲刷深度与冲刷次数、动水压力以及材料无侧限抗压强度之间的相互关系,其中,冲刷动水压力与材料无侧限抗压强度之比对其抗冲刷能力影响最大.研究成果可作为制定基层材料抗冲刷性能试验方法的依据.%By using a brand new digital testing equipment, the erosion-resistance performances of two commonly used base materials, such as cement stabilized granular and cement stabilized soil, were studied. The erosion depth of cement stabilized base materials is closely related to the erosion cyclic number, hy-drodynamic pressure as well as the unconfined compressive strength, among which the ratio of hydrody-namic pressure to the unconfined compressive strength is a crucial factor to affect the erosion-resistance performances of cement stabilized base materials. However, the research may be used to formulate the procedure of erosion-resistance performance testing for base materials.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2012(015)004【总页数】5页(P565-569)【关键词】路面工程;水泥稳定类基层材料;抗冲刷性能;冲刷动水压力;冲刷深度【作者】朱唐亮;谈至明;周玉民【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804【正文语种】中文【中图分类】U141.11水泥混凝土路面具有寿命长、养护量小、耗能少、施工简便，以及对集料品质要求较低和对环境适应性强等优点[1].大量的路况调查表明，板底冲刷脱空是水泥混凝土路面使用性能衰退和发生路面板结构性断裂的主要原因之一.板底冲刷脱空的形成是雨水沿接、裂缝下渗而滞留在基层顶面，积水在行车荷载作用下形成有压水流反复冲刷基层表面，当基层材料抗冲刷能力不足，基层表面的细颗粒被曵离而造成的[2].对于基层材料抗冲刷能力，尚无统一的试验方法和评价指标.目前国外常用的试验方法有旋转刷损试验法[3]和旋转剪切试验法[4]，两者的评价指标都是冲刷率，即给定时间内的试件质量损失量与试件总质量之比.旋转刷损试验的试件质量损失是由旋转钢丝刷的强制磨损引起的，旋转剪切试验的冲刷效果是利用旋转的水流对试件表面的剪切力造成，与实际的有压水流冲刷作用有很大差异.目前国内主要采用的试验方法为振动台试验法[5]和利用MTS（材料试验系统）施加冲击力的冲刷试验法[6]，这两种试验方法虽可模拟有压水流的冲刷作用，但前者的试件受到的作用力大小和频率是不稳定的，而后者由MTS控制的压头提供的冲击力虽可控，但冲刷试件表面所受到的冲刷动水压力是未知且不均匀的，无法定量地评判有压水流的两大参数：动水压力、流速对基层材料冲刷性能的影响.因此，上述试验方法对基层材料的抗冲刷性能评价仅停留在定性阶段.研究动水压力、流速等因素对基层材料抗冲刷性能的影响规律，对于建立基层材料抗冲刷试验方法，寻找冲刷作用与路面结构、交通荷载之间的关系，进而明确基层材料抗冲刷性能要求具有关键意义.为此同济大学和上海哈镘数控设备有限公司合作研发了可控制水流压力和流速的路面材料冲刷试验仪，本文借助此设备，开展了水泥稳定类基层材料的抗冲刷性能研究.1 试验概况1.1 水泥稳定类基层材料原材料为水泥、土、碎石.其中：水泥为海螺牌P·O32.5普通硅酸盐水泥；土为上海地区的黄褐色黏土；碎石为石灰岩，其颗粒级配如表1所示.水泥稳定类基层材料的配合比有5种，其中3种为水泥稳定土，水泥含量（质量分数，下同）分别为4%，8%，12%，另2种为水泥稳定碎石，水泥含量分别为3%，5%.表1 碎石级配Table1 Gradation of granularSieve size／mm31.5 19 9.54.75 2.36 1.18 0.6 0.075 Passing ratio（by mass）／%100 96.7 59.5 42.2 29.0 16.5 11.2 3.3对上述5种配合比的混合料进行了重型击实试验[7]，由此得到如表2给出的最佳含水量wo和最大干密度ρmax.按照表2中的wo及取98%压实度，采用静压法制备无侧限抗压强度试件，试件高和直径均为100mm.试件脱模后在（25±2）℃、相对湿度＞90%条件下养生6d，泡水1d后进行无侧限抗压强度试验，每组为3个试件，结果列于表2.表2 基层材料的击实试验和抗压强度试验结果Table2 Test results of compaction and compressive strength for base course materialsm （cement）︰m（aggregate）ρmax／（g·cm－3）wo／%MPa 1 2 3Averag fcu（7d）／e Soil 4︰96 1.64 11.9 0.44 0.39 0.47 0.43 8︰92 1.66 11.3 0.94 0.92 1.03 0.96 12︰88 1.68 11.5 1.61 1.51 1.45 1.52 Granular 3︰97 2.17 5.5 1.28 1.38 1.36 1.34 5︰95 2.19 5.4 2.97 2.72 2.99 2.891.2 冲刷试验方法路面材料冲刷试验仪采用电机驱动的曲柄连杆机构，以带动滑块上角度可调节的喷嘴在导轨上水平往返运动，利用水泵将压力恒定的水流从小孔径喷头射出，冲刷试件表面，射出水流的压力由喷头处的压力传感器测量，并利用数控系统调整水泵转速以使动水压力达到设定值，其主要技术参数见表3.其中：p为冲刷动水压力，MPa；α为水流入射角，（°）；L为喷嘴的水平往返行程，mm；f为往返频率，次／min；d0为初始喷距，即出水喷嘴距试件表面的距离，mm；T为水温，℃.冲刷试件可采用常规试验中的圆柱体或立方体试件，材料冲刷程度采用冲刷槽三点冲刷深度的平均值（简称冲刷深度，记作d）表征，冲刷深度用深度卡尺来测量，精度为0.1mm.表3 冲刷试验仪的技术参数Table3 Technical parameters for digital erosion－resistance performance testing equipmentWater temperature T／°C Variable range 0－2.2 30－90 100－200 5－40 10－100 Room temperature－80 Technical parameter Hydrodynamic pressure p／MPa Incidence angleα／（°）Reciprocation displacement L／mm Frequency f／（times·min－1）Initial pumping distance d0／mm Precision 0.01 15 10 1 1 1冲刷试件的成型和养护方法同上述无侧限抗压强度试件，试件龄期为7d.通过前期试验摸索得出初步的试验参数取值：L取120mm，f取30次／min，d0 取20mm，α取90°；考虑水温T 对水泥稳定类基层材料力学性能的影响较小，直接取用自来水，水温未作控制.按照上述标准冲刷试验方法分别对试件顶、底两面进行冲刷试验，取两面的冲刷深度平均值作为该试件的冲刷深度d.2 试验结果及分析首先进行给定2种动水压力p条件下各类配合比的冲刷试验，以了解冲刷次数N （试件表面承受往返冲刷各一次）与冲刷深度d之间的关系.图1给出以水泥含量8%的水泥稳定土、水泥含量5%的水泥稳定碎石为代表的试验结果，其他配合比试件的结果与图1相似.从图1可见，水泥稳定土、水泥稳定碎石的冲刷深度随冲刷次数的增加而增大，但增大率逐渐减小，它们之间的关系可用幂函数近似描述：式中：A，b为回归系数，其中，幂次项b值见表4.图1 水泥稳定类材料的N－d关系Fig.1 Diagram of N－dfor cement－stabilized materials表4 水泥稳定类材料式（1）回归参数bTable4 Regressed parameter bin equation（1）for cement stabilized materialsSample w（cement）／%p／MPa b b－Cement－stabilized soil 4 0.45 0.573 0.48 0.587 8 1.00 0.536 1.10 0.543 12 1.40 0.531 1.50 0.548 0.553 Cement－stabilized granular 3 1.10 0.626 1.20 0.605 5 2.00 0.472 2.10 0.446 0.537从表4可知，3种配合比的水泥稳定土的N－d幂次项b值比较接近，其平均值为0.553；水泥稳定碎石的b值与水泥稳定土的b值相比，差异稍大一些，这可能是由于水泥含量不同导致试件的孔隙率不同，或集料粒径较粗引起结构变异性较大所造成的.动水压力p的变化对2种材料的b值影响均不大.试验过程中发现，由于冲刷深度d是采用深度卡尺来测量的，若d值过小，则测量误差会偏大，精度不易保证；若d值过大，则试验的时间大大增长，且当冲刷沟槽较深时，冲刷试件水流的回溯会受到槽壁约束而影响其冲刷效应.为了减少冲刷深度过浅或过深所引起的偏差，进行了第2批冲刷试验，原材料、配合比等情况同第1批试验，冲刷深度以5mm为目标，冲刷次数则利用式（1）估算及在试验过程中目测冲刷深度后确定，每组试验采用3个平行试件，取平均值后的试验结果列于表5.表5 水泥稳定类材料冲刷试验结果（目标冲刷深度为5mm）Table5 Erosion test results of cement－stabilized materials（aim erosion depth is 5mm）Cement－stabilized g Cement－stabilized soil p／MPa N／times d／mm ranular p／MPa N／times d／mm 3% 5% 3% 5% 3% 5%0.40 0.9 1.4 4 000 5 000 2 100 4.9 5.8 4.7 1.0 1.8 4 500 7 500 5.1 4.9 0.42 1.0 1.5 180****6005.25.54.91.11.965038005.45.10.451.11.6480 120 150 5 5.7 4.7 1.2 2.0 150 1 500 5.3 5.2 0.48 1.2 1.7 140 60 60 5.1 6.4 5.1 1.3 2.1 35 600 4.9 5.4 4% 8% 12% 4% 8% 12% 4% 8% 12%0.50 1.3 1.8 80 8 30 5.1 6 4.6 1.4 2.2 15 120 5.5 4.7利用式（2），将表5中的冲刷次数N换算成对应于5mm目标冲刷深度的标准冲刷次数N5.上述5种配合比材料的标准冲刷次数与冲刷动水压力之间具有如式（3）所示的幂函数回归关系：式中：B，c为回归系数，回归幂次项c值列于表6.表6 水泥稳定类材料式（3）回归参数cTable6 Regressed parameter cin equation（3）for cement stabilized materialsCement－stabilized soil Cement－stabilized granular 4% 8% 12%3% 5%18.0 16.7 17.3 17.2 20.0 从表6可以看到，3种水泥稳定土试样的c值差异不大，而2种水泥稳定碎石试样的c值差异稍大一些.对N5－p关系进一步考察发现，对于水泥稳定土或水泥稳定碎石来说，用冲刷应力比p／fcu（即冲刷动水压力与材料无侧限抗压强度之比）替代p，则不同水泥含量所导致的差异会大大缩小，但12%水泥稳定土和5%水泥稳定碎石仍有少许偏差，其原因可能是无侧限抗压强度试验数据较少，试验结果有一定偏差造成的.将12%水泥含量的水泥稳定土抗压强度调整为1.45MPa，约为表2中原测定值的0.95倍；5%水泥含量的水泥稳定碎石抗压强度调整为2.52MPa，约为原测定值的0.87倍，则不同水泥含量的N5－p散点可重合，即消除水泥含量的影响，参见图2.图2 水泥稳定类材料N－p／fcu关系Fig.2 Diagrams of N－p／fcufor cement －stabilized materials汇总上述所有数据，则得到冲刷次数与冲刷深度，以及调整无侧限抗压强度后的冲刷应力比的回归关系：式中：a，b′，c′分别为材料的抗冲刷系数、冲刷深度指数和冲刷应力比指数，2种材料的回归系数a，b′，c′值列于表7.其中：n为回归数据量；S2为回归方差.式（4）与水泥稳定类材料的弯曲疲劳方程形式相同，但应力比指数c′较大（高达18左右），这说明材料的抗冲刷能力对其冲刷动水压力和抗压强度更敏感.抗冲刷系数a则表征了相同冲刷深度和应力比条件下材料抗冲刷能力的大小，尽管水泥稳定土的抗冲刷系数a比水泥稳定碎石的大50倍以上，但并不表示后者的抗冲刷能力不如前者.由表2可知，水泥含量大致相近时，水泥稳定碎石的无侧限抗压强度为水泥稳定土的4倍以上，在动水压力p和冲刷深度d相同的条件下，2种水泥稳定类基层材料所需的冲刷次数相差1.4×109倍以上，远大于抗冲刷系数造成的影响.另外，从表7可知，2种水泥稳定类材料的冲刷深度指数和冲刷应力比指数十分相近，可忽略其差异，取其平均值分别为1.8和18.表7 水泥稳定类材料式（4）的回归参数Table7 Regressed parameters in equation（4）for cement stabilized materialsCement－stabilized g Cement －stabilized soil a b′ c′ n S2S2 ranular a b′ c′ n 59.4 1.81 18.3 92 0.9941.15 1.78 17.8 52 0.984式（4）较好揭示了材料抗冲刷能力的内在本质，具有良好的应用价值.对于控制板底冲刷脱空而言，冲刷深度d取决于路面结构允许的板底脱空范围及路面平整度要求的允许接缝错台量，冲刷动水应力p与路面结构强弱及车辆荷载大小有关，由此得到的冲刷次数N即为冲刷深度低于该目标值d的路面结构寿命.综合考虑试验耗时和试验精度要求，冲刷试验的冲刷深度宜控制在5mm左右，冲刷次数控制在1 000～3 000次，与之相对应的冲刷应力比p／fcu为0.8～1.0.3 结论采用新研发的可较好模拟水泥混凝土路面板底动态有压水流冲刷基层顶面效应的试验方法，进行了2种水泥稳定类基层材料（水泥稳定土和水泥稳定碎石）的室内冲刷试验，得到了冲刷次数与冲刷深度、冲刷动水压力以及无侧限抗压强度之间的关系式，水泥稳定类基层材料抗冲刷能力（冲刷次数N）主要取决于冲刷应力比，其应力比指数高达18.综合考虑试验耗时和试验精度要求，冲刷试验的冲刷深度宜控制在5mm左右，冲刷次数控制在1 000～3 000次，与之相对应的冲刷应力比为0.8～1.0.本次试验仅限于2种水泥稳定类基层材料的5种配合比和1个龄期，因此结论的推广需要进一步试验加以验证.参考文献：[1]姚祖康.水泥混凝土路面设计理论和方法[M].北京：人民交通出版社，2003：1－3.YAO Zu－kang.Principles and design methods of cement concrete pavement[M].Beijing：China Communications Press，2003：1－3.（inChinese）[2]谈至明.水泥混凝土路面断板分析及防治技术研究[R].上海：同济大学，2005.TAN Zhi－ming.Research on fracture mechanism and techniques of cracking prevention ＆treatment of cement concretepavements[R].Shanghai：Tongji University，2005.（in Chinese）[3]PHU N C，RAY M.The erodibility of concrete pavement subbase and improved subgrade materials[C]／Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussees，Special Issue 8.France：[s.n.]，1979（8）：32－45.[4]van WIJK A J.Rigid pavement pumping：（1）Subbase erosionand（2）Economic modeling[D].West Lafayette：Purdue University，1985.[5]郝培文，胡长顺.半刚性基层材料抗冲刷性能的研究[J].西安公路交通大学学报，2000，20（2）：9－11.HAO Pei－wen，HU Chang－shun.Study on anti－brushing performance of semi－rigid base course[J].Journal of Xi'an Highway University，2000，20（2）：9－11.（in Chinese）[6]沙爱民，胡力群.路面基层材料抗冲刷性能试验研究[J].岩土工程学报，2002，24（5）：276－280.SHA Ai－min，HU Li－qun.Experimental study on the anti－erosion properties of pavement base materials[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2002，24（5）：276－280.（in Chinese）[7]JTG E51—2009 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].JTG E51—2009 Test methods of materials stabilized with inorganic binders for highway engineering[S].（in Chinese）。

新型高分子材料固化黄土边坡的抗冲刷试验

新型高分子材料固化黄土边坡的抗冲刷试验王银梅;徐鹏飞【摘要】在已有成果的基础上采用新型高分子材料SH固化剂固化黄土,通过改良坡面黄土的工程性质,提高坡面抗冲刷性能.利用室内试验装置人工模拟边坡顶端来流冲刷,研究采用SH固化剂和固土植草相结合的方法加固黄土边坡,以边坡坡面产流产沙特征评价抗冲刷性.结果表明:SH固化黄土坡面后,坡面径流含沙量比黄土坡面显著减小,随SH掺量增加,含沙量递减,抗冲刷性明显增强;SH固化植草坡面的产流产沙性能说明化学与生态结合防护黄土边坡坡面冲刷更为有效.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2018(029)006【总页数】5页(P92-96)【关键词】固化剂;黄土坡面;抗冲刷;固化植草【作者】王银梅;徐鹏飞【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院,山西太原 030024;太原理工大学水利科学与工程学院,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】U416.1引言黄土高原地形破碎，暴雨集中且雨量大；黄土地区广泛分布的黄土，颗粒细,土质松软，结构疏松、富含可溶性矿物质成分，具有遇水结构容易破坏，迅速崩解的特性，所以经常出现黄土边坡坡面受雨水冲刷形成冲沟甚至失稳的情况，通常需要进行边坡防护处理。

黄土边坡坡面防护的工程护坡方式因为存在缺陷，逐渐被其它新方法所取代，土壤改良技术和生态护坡新技术已经成为边坡防护的发展方向。

土壤固化剂，具有价格便宜、使用方便和性能稳定等诸多优势，应用到道路路基、水利和渠道防渗等基础设施建设中已比较普及。

由于固化剂的固土性能及其使用条件和方法的研究还不够成熟，目前运用土壤改良技术进行工程边坡防护尚处于试验研究阶段，虽也取得了一些成果[1-6]，但利用土壤固化剂加固边坡土体，使固化后的边坡既具有足够的抗冲刷性能，植被又能较好生长方面的研究相对较少，因而限制了固化剂在边坡方面的实际应用，所以用于边坡防护的土固化材料开发与研究越来越受到重视。