专利名称：一种作为回填料的混合轻量土的密度确定方法
技术领域：
本发明涉及为回填料的混合轻量土的密度确定方法，适用于道路加宽、道路填土、桥台背填土、地下工程和管线等工程中采用混合轻量土作为回填料的密度确定。
背景技术：
混合轻量土是由原料土、固化剂、水、轻质材料等按一定比例组成，其密度可调节。对于不同的工程其需求的混合轻量土的密度也不同，如要求密度过小，会使轻质材料的添加量过多，易造成强度过低，不能满足工程安全的要求；若要求强度过高会使固化剂添加量过多，易造成密度过大，经济性差，不能满足轻质的要求。目前采用的混合轻量土密度确定方法，是根据经验确定，没有统一的依据，结果也很不可靠且成本高。因此，如何针对不同工程快速准确地确定轻量土的所需要密度，使轻量土能满足工程要求是当前工程界亟待解决的问题。
发明内容本发明的目的是解决现有方法实施成本高、随意性强、结果不可靠或不能体现特殊性的缺点，提供原理明确，可操作性强，成本低廉，使用效果好、便于针对不同工程中的作为回填料的混合轻量土的密度确定方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是一种作为回填料的混合轻量土的密度确定方法，所述方法如下(1)根据公式1σ1=Σi=inγi·hi]]>计算恒荷载作用于混合轻量土筑体上的竖向扩散应力；公式1中，σ1为路基及路面作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；γi为路基及路面各层材料的重度，单位kN/m3；(材料的重度取值参见公路路基设计规范JTG D30-2004、公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002、《工路工程技术标准》JTG B01-2003)hi为路基及路面各层材料的层厚，单位m；(2)根据公式2σ2＝γ轻量土·h轻量土计算轻量土填土材料作用于下卧层上的竖向扩散应力；公式2中，σ2为轻量土作用于下卧层上的扩散应力，单位kN/m2；γ轻量土为轻量土填土材料的重度，单位kN/m3；h轻量土为轻量土填土材料的层厚，单位m；(3)根据公式3σ3＝[P·(1+ξ)]/[(B+2·z·tanθ)(L+2·z·tanθ)]计算作用于混合轻量土筑体上面的交通荷载的竖向扩散应力；公式3中，σ3为交通荷载作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；P为车轮荷载，单位kN；ξ为冲击系数(ξ＝0.1～0.5)；B为后车轮轮带宽，单位m；L为后车轮接触地长度，单位m；(车轮荷载、冲击系数、后车轮轮带宽和后车轮接触地长度，可根据《工路工程技术标准》JTGB01-2003确定，取标准值)
θ为荷载的应力扩散角(见表1)；z为路基及路面各层的层厚之和，单位m；表1荷载的应力扩散角θ的取值 注对于混凝土路面，应力扩散角θ＝45°。
(4)由轻量土下卧层的工程地质性质及该土层所在深度，根据公式4f＝fa+ηb·γ·(b-3)+ηd·γ0·(d-0.5)计算轻量土下卧层所能达到的承载力；公式4中，f为轻量土下卧层地基承载力设计值，单位kN/m2；fa为轻量土下卧层地基承载力特征值，可查《建筑地基基础设计规范》选取，单位kN/m2；γ为轻量土下卧层的天然容重，地下水位以下用浮容重，单位kN/m2；b为轻量土填土宽度，单位m；当宽度小于3m时按3m计，大于6m时按6m计；d为路面到轻量土填土底面的深度，单位m；ηb，ηd为相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，可查《建筑地基基础设计规范》选取；(5)根据公式5 按照分项系数表达的极限状态计算得到混合轻量土需要满足的密度值；公式5中，σ1为路基及路面作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；σ3为交通荷载作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；λ1为路基及路面等荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数(见表2)；λ2为轻量土填土荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数(见表2)；λ3为交通荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数(见表2)；ρ轻量土为混合轻量土所要达到的密度值。
表2分项抗力系数的取值
本发明的有益效果主要体现在作为回填料的混合轻量土需应达到的密度要求的确定方法原理明确，可操作性强，成本低廉，使用效果好、便于针对不同工程中的混合轻量土的密度确定方法，具有较大的实施价值和社会经济效益。
图1为轻量土下卧层表面路面及路基等恒荷载扩散应力图；图2为轻量土下卧层表面轻量土填土荷载的扩散应力图；图3为轻量土下卧层表面交通荷载等活荷载扩散应力图1～3中，1为路基路面的厚度，2为轻量土厚度，3为路面，4为路基，5为混合轻量土，6为下卧层，7为路基路面的扩散应力，8为路基荷载，9为路面荷载，10为轻量土填土的扩散应力，11为交通荷载，12为交通荷载的扩散应力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1高速公路为了减轻填土自重采用混合轻量土作为回填料，填土高度为5M。根据路面及路基设计情况可知，水泥混凝土路面厚26cm，二灰碎石层35cm，钢筋混凝土保护层厚为10cm，则路基及路面的层厚为z＝0.71m。轻量土下卧层为淤泥质粉土，重度为17kN/m3，承载力的特征值为112kN/m2。
轻量土下卧层面由混凝土路面(厚26cm，r1＝24kN/m3)，基层(水泥稳定碎石层厚35cm，r1＝23kN/m3)及钢筋混凝土板保护层(板厚10cm，r1＝25kN/m3)产生的自重应力为σ1=Σi=inγi·hi=24×0.26+23×0.35+25×0.1=16.79kN/m2]]>交通荷载作用于轻量土面层的扩散应力为 =0.95kN/m2]]>根据下卧层的工程地质情况取r0＝16.5kN/m3，ηb＝0；ηd＝1.1得到承载力为
f＝fa+ηb·γ·(b-3)+ηd·γ0·(d-0.5)＝92+1.1×16.5×5.21＝186.56kN/m2取相应的分项系数λ1＝3；λ2＝2，可得到混合轻量土的需求密度为 可知满足工程需要的轻量土密度为0.91g/cm3。根据确定的轻量土密度进行了模型试验，实测的沉降量很小(只有填土厚度的0.1％)，可忽略不计，此模型试验表明采用本专利确定的密度方法不会出现较大的沉降差，完全能够满足工程需要。
权利要求
1.一种作为回填料的混合轻量土的密度确定方法，所述方法如下(1)根据公式1σ1=Σi=inγi·hi]]>计算恒荷载作用于混合轻量土筑体上的竖向扩散应力；公式1中，σ1为路基及路面作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；γi为路基及路面各层材料的重度，单位kN/m3；hi为路基及路面各层材料的层厚，单位m；(2)根据公式2σ2＝γ轻量土·h轻量土计算轻量土填土材料作用于下卧层上的竖向扩散应力；公式2中，σ2为轻量土作用于下卧层上的扩散应力，单位kN/m2；γ轻量土为轻量土填土材料的重度，单位kN/m3；h轻量土为轻量土填土材料的层厚，单位m；(3)根据公式3σ3＝[P·(1+ξ)]/[(B+2·z·tanθ)(L+2·z·tanθ)]计算作用于混合轻量土筑体上面的交通荷载的竖向扩散应力；公式3中，σ3为交通荷载作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；P为车轮荷载，单位kN；ξ为冲击系数；B为后车轮轮带宽，单位m；L为后车轮接触地长度，单位m；θ为荷载扩散角度；z为路基及路面各层的层厚之和，单位m；(4)由轻量土下卧层的工程地质性质及该土层所在深度，根据公式4f＝fa+ηb·γ·(b-3)+ηd·γ0·(d-0.5)计算轻量土下卧层所能达到的承载力；公式4中，f为轻量土下卧层地基承载力设计值，单位kN/m2；fa为轻量土下卧层地基承载力特征值，单位kN/m2；γ为轻量土下卧层的天然容重，单位kN/m2；b为轻量土填土宽度，单位m；d为路面到轻量土填土底面的深度，单位m；ηb，ηd为相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数；(5)根据公式5 按照分项系数表达的极限状态计算得到混合轻量土需要满足的密度值；公式5中，σ1为路基及路面作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；σ3为交通荷载作用于轻量土面层的扩散应力，单位kN/m2；λ1为路基及路面等荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数；λ2为轻量土填土荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数；λ3为交通荷载作用于下卧层面层的分项抗力系数；ρ轻量土为混合轻量土所要达到的密度值。
全文摘要
本发明提供了一种作为回填料的混合轻量土的密度确定方法(1)根据公式文档编号E02D17/00GK101037860SQ200710067909
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月31日 优先权日2007年3月31日
发明者杜时贵, 罗战友 申请人:浙江建设职业技术学院