全风化千枚岩复合改良土试验研究及路基沉降数值分析

为了充分利用江西北部地区广泛分布的千枚岩土和红黏土,设计红黏土掺和比(λ)分别为0,20％,40％,60％和100％,水泥掺量(ζ)分别为0,3％和5％的组合改良方案,开展水泥、红黏土复合改良千枚岩土的固结试验与直剪试验研究,并基于试验数据建立数值模型,分析压实路基的工后沉降.固结试验表明:复合改良土的压缩模量(Es)随λ的增大近似线性增大,ζ从0增长至3％时Es增长迅速,而ζ从3％增长至5％时Es增长幅度较小;当λ=40％时,水泥掺量范围为0～3％和3％～5％时,Es相对水泥掺量为0时分别增长了116.6％和4.6％,因此水泥建议掺量为3％.直剪试验表明:黏聚力(c)随着λ的增大而大幅增大,内摩擦角(φ)随着λ的增大呈现出先增大后减小的规律;水泥掺量增加对抗剪强度指标均有提高作用,但提高幅度远远小于红黏土的作用.水泥与红黏土改良千枚岩土对比表明:水泥对千枚岩土的Es增长效果优于红黏土,红黏土对千枚岩土抗剪强度指标的提高效果优于水泥.有限元分析表明:路基沉降量随λ的增大而减小,变化规律可以用二次函数表示;路基沉降在水泥掺量0～3％范围内降低显著,在水泥掺量3％～5％范围内降低幅度较小;当λ=60％时,水泥掺量范围为0～3％和3％～5％时,路基沉降量相对水泥掺量为0时分别降低了108.2％和4.8％.根据高速铁路设计规范的沉降控制要求,建议改良方案为红黏土掺和比40％～60％,水泥掺量为3％的组合,此时对应的工后沉降量分别为15.0 mm和13.4 mm.