專利名稱：一種作為回填料的混合輕量土的強度確定方法
技術領域：
本發明涉及一種作為回填料的混合輕量土強度的確定方法，適用于道路加寬、道路填土、橋臺背填土、地下工程和管線等工程中采用混合輕量土作為回填料的強度確定。屬于土建技術領域。
背景技術：
混合輕量土是由原料土、固化劑、水、輕質材料等按一定比例組成，其強度可調節。對于不同的工程其需求的混合輕量土的強度也不同，如要求強度過高會使固化劑添加量過多，易造成密度過大，經濟性差，不能滿足輕質的要求。若要求強度過低，會使輕質材料的添加量過多，同樣也不能滿足工程安全的要求。目前采用的混合輕量土的強度確定方法，是根據經驗確定，沒有統一的依據，結果也很不可靠且成本高。因此，如何針對不同工程快速準確地確定輕量土的所需要的強度，使輕量土能夠滿足工程要求是當前工程界亟待解決的問題。
發明內容為解決現有方法實施成本高、隨意性強、結果不可靠或不能體現特殊性的缺點，本發明提供了一種原理明確，可操作性強，成本低廉，使用效果好、便于針對不同工程中作為回填料的混合輕量土的強度確定方法。
為達到發明目的本發明采用的技術方案是一種作為回填料的混合輕量土的強度確定方法，所述方法如下(1)根據公式1σ1=Σi=inγi·hi]]>計算恒荷載作用于混合輕量土筑體上的豎向擴散應力；式1中σ1為路基及路面作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；γi為路基及路面各層材料的重度，單位kN/m3；(材料的重度取值參見公路路基設計規范JTG D30-2004、公路水泥混凝土路面設計規范JTG D40-2002、《工路工程技術標準》JTG B01-2003)hi為路基及路面各層材料的層厚，單位m；(2)根據公式2σ2＝[P·(1+ξ)]/[(B+2·z·tanθ)(L+2·z·tanθ)]計算作用于混合輕量土筑體上面的交通荷載的豎向擴散應力；式2中σ2為交通荷載作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；P為車輪荷載，單位kN；ξ為沖擊系數(ξ＝0.1～0.5)；B為后車輪輪帶寬，單位m；L為后車輪接觸地長度，單位m；以上幾個因素根據《工路工程技術標準》JTG B01-2003確定，取標準值；θ為荷載的應力擴散角(取值范圍見表1)；z為路基及路面各層的層厚之和，單位m；(3)根據公式3Qu＝σ1·λ1+σ2·λ2，按照分項系數表達的極限狀態計算得到混合輕量土需要達到的強度；式3中σ1為路基及路面作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；
σ2為交通荷載作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；λ1為路基及路面作用于輕量土面層的分項抗力系數(取值范圍見表2)；λ2為交通荷載作用于輕量土面層的分項抗力系數(取值范圍見表2)；Qu即為所述混合輕量土所要達到的強度值，單位kN/m2。
表1荷載的應力擴散角θ的取值
注對于混凝土路面，應力擴散角θ＝45°。
表2分項抗力系數的取值
本發明的有益效果主要體現在作為回填料的混合輕量土需應達到的強度要求的確定方法原理明確，可操作性強，成本低廉，使用效果好，便于針對不同工程中的混合輕量土強度確定方法，具有較大的實施價值和社會經濟效益。
(四)
圖1為輕量土筑體上表面路面及路基等恒荷載擴散應力圖示；圖2為輕量土筑體上表面交通荷載等活荷載擴散應力圖示；圖1、圖2中，1為路基路面的厚度，2為輕量土厚度，3為路面，4為路基，5為混合輕量土，6為路面荷載，7為路基荷載，8為路基路面的擴散應力，9為交通荷載，10為交通荷載的擴散應力。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此實施例1高速公路為了減輕填土自重采用混合輕量土作為回填料，填土高度為5M。根據路面及路基設計情況可知，水泥混凝土路面厚26cm，二灰碎石層35cm，鋼筋混凝土保護層厚為10cm，則路基及路面的層厚為z＝0.71m。
輕量土表面由混凝土路面(厚26cm，r1＝24kN/m3)，基層(水泥穩定碎石層厚35cm，r1＝23kN/m3)及鋼筋混凝土板保護層(板厚10cm，r1＝25kN/m3)產生的自重應力為(根據步驟(1))σ1=Σi=inγi·hi=24×0.26+23×0.35+25×0.1=16.79kN/m2]]>根據步驟(2)可得到交通荷載作用于輕量土面層的擴散應力 =45.49kN/m2]]>根據步驟(3)取相應的分項系數λ1＝3；λ2＝2，可得到混合輕量土的需求強度為Qu＝σ1·λ1+σ2·λ2＝16.79×3+45.49×2＝141.35kN/m2
可知滿足工程需要的輕量土強度為141.35kN/m2。經過模型試驗及工程應用，采用的輕量土強度為141.35kN/m2，模型試驗及工程運行較好，沒有出現強度問題。
權利要求
1.一種作為回填料的混合輕量土的強度確定方法，所述方法如下(1)根據公式1σ1=Σi=inγi·hi]]>計算恒荷載作用于混合輕量土筑體上的豎向擴散應力；式1中σ1為路基及路面作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；γi為路基及路面各層材料的重度，單位kN/m3；hi為路基及路面各層材料的層厚，單位m；(2)根據公式2σ2＝[P·(1+ξ)]/[(B+2·z·tanθ)(L+2·z·tanθ)]計算作用于混合輕量土筑體上面的交通荷載的豎向擴散應力；式2中σ2為交通荷載作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；P為車輪荷載，單位kN；ξ為沖擊系數；B為后車輪輪帶寬，單位m；L為后車輪接觸地長度，單位m；θ為荷載擴散角度；z為路基及路面各層的層厚之和，單位m；(3)根據公式3Qu＝σ1·λ1+σ2·λ2，按照分項系數表達的極限狀態計算得到混合輕量土需要達到的強度；式3中σ1為路基及路面作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；σ2為交通荷載作用于輕量土面層的擴散應力，單位kN/m2；λ1為路基及路面作用于輕量土面層的分項抗力系數；λ2為交通荷載作用于輕量土面層的分項抗力系數；Qu即為所述混合輕量土所要達到的強度值，單位kN/m2。
全文摘要
本發明提供了一種作為回填料的混合輕量土的強度確定方法，所述方法如下(1)根據公式文檔編號E02D17/00GK101037862SQ20071006791
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月31日 優先權日2007年3月31日
發明者杜時貴, 羅戰友 申請人:浙江建設職業技術學院