學(xué)校名稱

長(zhǎng)沙理工大學(xué)

學(xué)生姓名

學(xué)  號(hào)

專      業(yè)

性 別

入 學(xué) 年 份

陳少壯

201608020910

土木工程

男

2016

禹樂(lè)詩(shī)

201608020904

土木工程

女

2016

劉大順

201608021134

土木工程

男

2016

鄒嘉瑤

201708020237

土木工程

男

2017

郭嘉坤

201708020211

土木工程

男

2017

指導(dǎo)教師

曾鈴

職稱

講師

項(xiàng)目所屬

一級(jí)學(xué)科

土木工程

項(xiàng)目科類(理科/文科)

理科

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況

已完成的科研課題：

1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目：在低溫狀態(tài)下輕集料混凝土的吸水性與吸濕性研究

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：陳少壯    指導(dǎo)老師：周德泉

2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目：國(guó)學(xué)對(duì)塑造大學(xué)生健全心理和提高道德素質(zhì)的必要性研究

項(xiàng)目參與人：劉大順    指導(dǎo)老師：鐘武強(qiáng)

學(xué)生科研情況介紹：

陳少壯，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，曾參加李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)國(guó)家自然基金項(xiàng)目，多次參加結(jié)構(gòu)力學(xué)競(jìng)賽、數(shù)學(xué)競(jìng)賽、百科知識(shí)競(jìng)賽等，具有較豐富的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，曾獲得長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)競(jìng)賽校級(jí)一等獎(jiǎng)，長(zhǎng)沙理工大學(xué)材料與地質(zhì)知識(shí)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)等，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)，曾參加2014、2015年山東省數(shù)學(xué)競(jìng)賽，并分別獲省一、二等獎(jiǎng)。

禹樂(lè)詩(shī)，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)排名專業(yè)第一，曾參與學(xué)習(xí)李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)國(guó)家自然基金項(xiàng)目，有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)。大一期間參與獲得長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)，獲得長(zhǎng)沙理工大學(xué)數(shù)學(xué)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。

劉大順，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)年級(jí)前列，積極參加學(xué)校的科技立項(xiàng)活動(dòng)及長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，取得了校級(jí)三等獎(jiǎng)的成績(jī)，并在巖土實(shí)驗(yàn)室做了一學(xué)期助理，有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。

郭嘉坤，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)17級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異，積極參加學(xué)校舉辦的科技創(chuàng)新活動(dòng)，具有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，高中階段參加省航模競(jìng)賽獲得三等獎(jiǎng)，有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)。

鄒嘉瑤，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)17級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀，積極參加學(xué)校舉辦的創(chuàng)新活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)操作與技能競(jìng)賽，具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，對(duì)預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖的變形及強(qiáng)度特性有濃厚的興趣。

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

曾鈴博士，從事非飽和土滲流及邊坡穩(wěn)定性方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，主持了1項(xiàng)國(guó)家自然青年科學(xué)基金（51508040），參與了“十二五”國(guó)家科技支撐課題子課題（2014BAC09B01-02）、湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家、部級(jí)項(xiàng)目，指導(dǎo)本科生完成了大學(xué)生科技立項(xiàng)1項(xiàng)（結(jié)題優(yōu)秀，校級(jí)一等獎(jiǎng)）。已經(jīng)發(fā)表了與本試驗(yàn)結(jié)果有聯(lián)系的學(xué)生論文數(shù)篇，鑒于此，邀請(qǐng)?jiān)徖蠋熥鳛楸卷?xiàng)目的指導(dǎo)教師。

指導(dǎo)老師主持的課題：

1.國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目，51508040，炭質(zhì)泥巖路堤動(dòng)力濕化變形及損傷失穩(wěn)機(jī)理研究，2016/01-2018/12，20萬(wàn)元，在研，主持人：曾鈴

2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程重點(diǎn)學(xué)科創(chuàng)新性項(xiàng)目，12ZDXK08，2015/01-2016/12，4萬(wàn)元，結(jié)題，主持人：曾鈴

項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問(wèn)題

1 研究和試驗(yàn)的背景

炭質(zhì)泥巖廣泛分布于我國(guó)西南地區(qū)，是由軟弱灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖和頁(yè)巖互層等沉積類巖石構(gòu)成的地質(zhì)體。預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖作為路堤填筑材料既可極大地降低工程造價(jià)并能較好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，已在廣西、云南等省高速公路工程中推廣應(yīng)用。經(jīng)推廣應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其水理性強(qiáng)、強(qiáng)度低、易崩解，在季節(jié)性反復(fù)降雨后，預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖產(chǎn)生持續(xù)崩解及強(qiáng)度劣化，堵塞路堤排水管道，導(dǎo)致路堤內(nèi)部處于荷載與浸水環(huán)境，產(chǎn)生超限變形，甚至引發(fā)路堤失穩(wěn)（如圖1），危害行車安全。因此，為避免或減少炭質(zhì)泥巖路堤失穩(wěn)等災(zāi)害，有必要全面深入地研究荷載與浸水條件下預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖變形及強(qiáng)度變化特征。

圖1 荷載與浸水條件下炭質(zhì)泥路堤失穩(wěn)現(xiàn)象

2 研究和試驗(yàn)的目的

通過(guò)試驗(yàn)的實(shí)施，可以獲知荷載與浸水共同作用下預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖的變形特性及強(qiáng)度規(guī)律，進(jìn)而得到預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖抗剪強(qiáng)度與變形的關(guān)系。研究成果將為炭質(zhì)泥巖路基變形機(jī)理及長(zhǎng)期變形預(yù)測(cè)方法研究和炭質(zhì)泥巖分布地區(qū)的路基設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)提供試驗(yàn)和理論依據(jù)，具有一定的理論價(jià)值及現(xiàn)實(shí)意義，且對(duì)提高學(xué)生的科研興趣及動(dòng)手能力具有促進(jìn)作用。

3 試驗(yàn)實(shí)施的內(nèi)容

(1) 濕化變形裝置的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)西南地區(qū)炭質(zhì)泥巖路堤失穩(wěn)案例進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)荷載與干濕循環(huán)是路堤失穩(wěn)的重要原因，需要設(shè)計(jì)可以對(duì)試樣施加荷載的濕化變形裝置。該裝置由三部分組成，第一部分為試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置為底部設(shè)有排水孔的合金圓筒；第二部分為加載裝置，加載裝置為放置在底座上的杠桿加載儀；第三部分為測(cè)量裝置，測(cè)量裝置為兩個(gè)端部設(shè)有百分表的支架。

(2) 正交試驗(yàn)方案的制定。正交試驗(yàn)是研究多因素多水平的一種科學(xué)設(shè)計(jì)方法，可高效、快速、經(jīng)濟(jì)地分析出各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。首先確定壓實(shí)度、含水率、豎向荷載、浸水時(shí)間及循環(huán)次數(shù)為五個(gè)因素，每個(gè)因素取4個(gè)水平；再在正交試驗(yàn)軟件中輸入相應(yīng)的因素與水平；最后可以得到5因素4水平下的正交實(shí)驗(yàn)表。

(3) 濕化變形試驗(yàn)實(shí)施與數(shù)據(jù)的獲得。在完成前文所述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)的基礎(chǔ)上，在公路工程試驗(yàn)中心試驗(yàn)大廳進(jìn)行預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖濕化變形試驗(yàn)。首先對(duì)濕化變形裝置進(jìn)行調(diào)平，調(diào)節(jié)試驗(yàn)儀器左端杠桿上的調(diào)平砝碼的位置，使之與未加砝碼前右端杠桿保持平衡，并用螺母將其固定；其次，將制好的試樣裝入試驗(yàn)裝置內(nèi)，并對(duì)試樣進(jìn)行加載，同時(shí)按照試驗(yàn)方案進(jìn)行浸水與循環(huán)；再之，將百分表安裝在加載蓋上，并將百分表的指針調(diào)零，注意預(yù)留試樣的變形量，通過(guò)百分表的讀數(shù)連續(xù)記錄試樣豎向變形量。最后，對(duì)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并結(jié)合正交試驗(yàn)原理分析各因素對(duì)濕化變形的影響。

(4) 直接剪切試驗(yàn)的實(shí)施與數(shù)據(jù)的獲得。在完成上述的三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)的基礎(chǔ)上，取濕化變形后的試樣進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)。整個(gè)剪切試驗(yàn)的操作步驟嚴(yán)格按公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTG E40—2007）的要求執(zhí)行。收集并處理剪切試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而研究炭質(zhì)泥巖的抗剪強(qiáng)度特性，最后得到抗剪強(qiáng)度對(duì)變形之間的關(guān)系。

4 試驗(yàn)解決的主要問(wèn)題

通過(guò)本項(xiàng)目試驗(yàn)的實(shí)施，擬解決以下2個(gè)問(wèn)題：

(1) 炭質(zhì)泥巖水理性強(qiáng)、強(qiáng)度低、易崩解，在季節(jié)性反復(fù)降雨后，路堤內(nèi)部處于荷載與浸水環(huán)境，易產(chǎn)生超限變形，甚至引發(fā)路堤失穩(wěn)，危害行車安全。因此，本項(xiàng)目通過(guò)試驗(yàn)的方式獲得荷載與浸水條件下的預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖的變形特性成為本試驗(yàn)解決的主要問(wèn)題之一。

(2)炭質(zhì)泥巖的強(qiáng)度對(duì)路堤穩(wěn)定性有重要影響，荷載及浸水條件可導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，而絕大多數(shù)路堤失穩(wěn)都是由于土體抗剪強(qiáng)度不足引起。本項(xiàng)目通過(guò)應(yīng)變控制式直剪儀測(cè)試濕化變形試驗(yàn)后的試樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，分析得到炭質(zhì)泥巖強(qiáng)度特性及其與變形的關(guān)系，成為本實(shí)驗(yàn)解決的主要問(wèn)題之二。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

炭質(zhì)泥巖廣泛分布于我國(guó)西南地區(qū)，其作為路堤填料已被推廣應(yīng)用^[1]，季節(jié)性反復(fù)降雨使路堤內(nèi)部處于荷載與浸水狀態(tài)。已有研究表明，荷載及浸水條件可導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，進(jìn)而產(chǎn)生超限濕化變形，且絕大多數(shù)路堤失穩(wěn)都是由于土體抗剪強(qiáng)度不足引起^[2-3]。炭質(zhì)泥巖路堤失穩(wěn)等災(zāi)害與填筑材料的強(qiáng)度劣化及超限變形密切相關(guān)，有必要全面深入地研究荷載與浸水條件下預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖變形及強(qiáng)度變化特征。因此，許多學(xué)者分別采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法對(duì)公路路堤變形及強(qiáng)度特性進(jìn)行了深入的探討?，F(xiàn)將路堤變形及強(qiáng)度特性方面國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前所從事的研究工作進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)巖土體的濕化變形已作大量研究，王輝^[4]、遲世春^[5]等學(xué)者認(rèn)為濕化變形這個(gè)概念最早來(lái)源于土石壩等水利工程，指土石料填筑體在一定應(yīng)力狀態(tài)下浸水，由于部分顆粒浸水軟化破碎以及浸水潤(rùn)滑顆粒接觸等原因而使顆粒發(fā)生相互滑移、破碎和重新排列，從而產(chǎn)生變形，并使土體中的應(yīng)力發(fā)生重分布的現(xiàn)象；談云志等^[6]認(rèn)為路基土體變形主要包括壓縮變形及增濕變形兩部分，壓縮變形一般會(huì)趨向穩(wěn)定，而因受季節(jié)性的氣候反復(fù)作用，增濕變形將不斷累積，路基土體的后期沉降主要取決于由于含水率變化所產(chǎn)生的增濕變形；劉新喜等^[7]對(duì)復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)風(fēng)化軟巖濕化變形進(jìn)行了試驗(yàn)研究，認(rèn)為提高路基填土的壓實(shí)度可有效減少濕化變形；鄒德高^[8]、楊貴^[9]等利用數(shù)值模擬的方法研究了巖土體的濕化變形，為相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供一定參考依據(jù)；毛雪松等^[10]、馮蕊^[11]等通過(guò)原位試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)巖土體的變形進(jìn)行了深入研究，并取得了卓有成效的研究成果；Liu Xinrong^[12]、Wang L L^[13]等依次針對(duì)巖土體的浸水變形開展了大樣本的室內(nèi)試驗(yàn)研究，得到了不同類巖土體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并初步掌握了相關(guān)巖土體變形特性的一般規(guī)律。申請(qǐng)者所在研究團(tuán)隊(duì)也在炭質(zhì)泥巖填筑路堤的變形方面開展了許多研究工作，筆者^[14-17]采用數(shù)值模擬方法研究了各種降雨條件下炭質(zhì)泥巖路堤邊坡的穩(wěn)定性，并探討了降雨強(qiáng)度、土體飽和滲透系數(shù)、土體飽和含水率等降雨入滲參數(shù)變化條件下炭質(zhì)泥巖路堤暫態(tài)飽和區(qū)時(shí)空響應(yīng)規(guī)律。同時(shí)還開展了炭質(zhì)泥巖-土分層路堤在浸水條件下的滲流及變形特征試驗(yàn)，為研究復(fù)雜條件下的炭質(zhì)泥巖路堤濕化變形規(guī)律提供了技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)積累。除此以外，還有許多學(xué)者針對(duì)巖土體的變形特性開展了許多研究工作，得到了一些有益的結(jié)論。

抗剪強(qiáng)度是土體的重要力學(xué)性質(zhì)，它的準(zhǔn)確確定在土的工程性質(zhì)分析中尤為重要。由于強(qiáng)降雨過(guò)程中負(fù)孔隙水壓力的消失和干濕循環(huán)等因素導(dǎo)致的土體強(qiáng)度的降低，路堤失穩(wěn)等工程問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)巖土體的抗剪強(qiáng)度也進(jìn)行了大量研究，吳珺華^[18]、Ulusay R^[19]、劉文華^[20]等進(jìn)行了干濕循環(huán)作用下不同巖土體的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究，對(duì)干濕循環(huán)前后巖土體的強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比，表明干濕循環(huán)后巖土體的抗剪強(qiáng)度均有一定程度的下降；Zhang B Y ^[21]、劉翔^[22]等利用三軸儀分別對(duì)粗粒料和花崗巖全風(fēng)化土濕化變形后的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了研究，得到了不同圍壓、不同濕化應(yīng)力水平下的濕化情況及軸變與體變間的變化規(guī)律。分析表明，試樣在濕化過(guò)程中均產(chǎn)生了軸變與體變，并且經(jīng)濕化變形后產(chǎn)生了各向異性。當(dāng)初始有效圍壓相同時(shí)，各濕化應(yīng)力水平下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ值近似相等，與干樣相比，濕樣的黏聚力c值減少明顯，內(nèi)摩擦角φ值變化不大。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外針對(duì)巖土體的變形及強(qiáng)度特性研究雖取得了較為豐碩的成果，促進(jìn)了巖土體濕化變形及抗剪強(qiáng)度相關(guān)理論的發(fā)展，但仍有一些問(wèn)題有待研究。首先，現(xiàn)有研究主要針對(duì)粗顆粒、膨脹土、風(fēng)化土等巖土體，而關(guān)于預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖濕化變形與抗剪強(qiáng)度的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算及理論研究卻鮮有報(bào)道，尤其關(guān)于抗剪強(qiáng)度與濕化變形關(guān)系的研究寥寥可數(shù)，且預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖與其他類巖土體的變形與強(qiáng)度存在顯著差異，例如，其水理性強(qiáng)，高溫、降雨交替作用后表面快速剝落，強(qiáng)度迅速降低，適用于其他類巖土體的相關(guān)理論并不一定適用于炭質(zhì)泥巖，室內(nèi)試驗(yàn)試樣尺寸小，費(fèi)用低，是獲取大樣本數(shù)據(jù)的優(yōu)選方法，因此可通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)其性能進(jìn)行研究；其次，季節(jié)性降雨使得路堤經(jīng)受反復(fù)干濕循環(huán)，長(zhǎng)期處于荷載與浸水條件下，對(duì)邊坡的變形和穩(wěn)定產(chǎn)生不可忽視的影響^[11~12]，而關(guān)于荷載與浸水條件下巖土體變形特性及強(qiáng)度規(guī)律的研究較少，因而有必要研究各因素對(duì)預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖變形特性及抗剪強(qiáng)度的影響。

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本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)

曾鈴老師主講《土力學(xué)》課程時(shí)，介紹了降雨對(duì)公路與存在荷載將對(duì)預(yù)崩解炭質(zhì)產(chǎn)生很大影響的范例，使用視頻及圖片的方式使試驗(yàn)小組了解到目前炭質(zhì)泥巖等具有崩解特征的軟巖將大量的被運(yùn)用于路堤填筑工程中，但在荷載與浸水條件下炭質(zhì)泥巖的變形和強(qiáng)度還需要進(jìn)一步研究。通過(guò)課后與指導(dǎo)老師的交流，激發(fā)了課題組成員對(duì)荷載與浸水條件下的物理力學(xué)特性變化產(chǎn)生了濃厚興趣。

本項(xiàng)目學(xué)生主要為2016級(jí)與2017級(jí)土木工程大類的本科生，雖然都處于低年級(jí)學(xué)生，但已經(jīng)有三位學(xué)生都分別參加了各類校級(jí)科研課題與科技立項(xiàng)，獲得了校級(jí)一等獎(jiǎng)，并有兩名同學(xué)曾參加過(guò)李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)國(guó)家自然基金項(xiàng)目，有一名同學(xué)曾在巖土實(shí)驗(yàn)室做了一學(xué)期助理，有較強(qiáng)的動(dòng)手能力與實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

第1承擔(dān)人陳少壯在周德全老師的指導(dǎo)下主持完成了課外科技立項(xiàng)項(xiàng)目（2017年科技立項(xiàng)），“在低溫狀態(tài)下輕集料混凝土的吸水性與吸濕性研究”，該項(xiàng)目主要通過(guò)試驗(yàn)完成。另外，還參與了長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)競(jìng)賽（2016屆），培養(yǎng)了試驗(yàn)動(dòng)手能力，對(duì)試驗(yàn)儀器的操作比較熟悉，為本試驗(yàn)的開展提供了技術(shù)支撐。

第2承擔(dān)人禹樂(lè)詩(shī)于2017年參與完成了長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目“斜拉荷載作用下擴(kuò)底樁的工程性狀”具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)及數(shù)據(jù)處理能力，也將為本次試驗(yàn)的實(shí)施提供技術(shù)保障。

第3承擔(dān)人劉大順在鐘武強(qiáng)老師的指導(dǎo)下負(fù)責(zé)了課外科技立項(xiàng)項(xiàng)目（2017年科技立項(xiàng)），“國(guó)學(xué)對(duì)塑造大學(xué)生健全心理和提高道德素質(zhì)的必要性研究”，并巖土實(shí)驗(yàn)室做了一學(xué)期助理，有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色

國(guó)內(nèi)外學(xué)者單獨(dú)針對(duì)巖土體的濕化變形或抗剪強(qiáng)度已作大量研究，其成果促進(jìn)了巖土體濕化變形及抗剪強(qiáng)度相關(guān)理論的發(fā)展，但考慮荷載及干濕循環(huán)共同影響的炭質(zhì)泥巖路堤的變形和強(qiáng)度特性研究鮮有所見(jiàn)，綜合分析，本項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新之處有：

（1）現(xiàn)有研究主要針對(duì)粗顆粒、膨脹土、風(fēng)化土等巖土體，而關(guān)于預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖濕化變形與抗剪強(qiáng)度的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算及理論研究卻鮮有報(bào)道，尤其關(guān)于抗剪強(qiáng)度與濕化變形關(guān)系的研究寥寥可數(shù)，且預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖與其他類巖土體的變形與強(qiáng)度存在顯著差異，例如，其水理性強(qiáng)，高溫、降雨交替作用后表面快速剝落，強(qiáng)度迅速降低，適用于其他類巖土體的相關(guān)理論并不一定適用于炭質(zhì)泥巖，因此，炭質(zhì)泥巖復(fù)雜的物理、力學(xué)性質(zhì)則成為項(xiàng)目的特色之一。

（2）季節(jié)性降雨使得路堤經(jīng)受反復(fù)干濕循環(huán)，長(zhǎng)期處于荷載與浸水條件下，對(duì)路堤的變形和穩(wěn)定產(chǎn)生不可忽視的影響，而關(guān)于荷載與浸水條件下巖土體變形特性及強(qiáng)度規(guī)律的研究較少，因而同時(shí)考慮荷載與浸水等多因素對(duì)預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖變形特性及抗剪強(qiáng)度的影響成為本項(xiàng)目研究的特色之二。

項(xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果

1 技術(shù)路線

(1)試驗(yàn)流程與規(guī)范

試驗(yàn)流程：

方案設(shè)計(jì)→試驗(yàn)實(shí)施→數(shù)據(jù)處理→項(xiàng)目結(jié)題。

試驗(yàn)規(guī)范：

[1]  中華人民共和國(guó)交通部. JTG E40—2007 公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S]. 北京：人民交通出版社，2007

[2]  中華人民共和國(guó)交通部. JTG D30—2015 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2015

本項(xiàng)目的技術(shù)路線如圖2所示：

圖2  技術(shù)路線圖

(2)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的實(shí)施主要包括四個(gè)部分，分別為正交試驗(yàn)方案的制定、濕化變形裝置的設(shè)計(jì)與制作、濕化變形試驗(yàn)實(shí)施與數(shù)據(jù)的收集、處理及分析、直接剪切試驗(yàn)的實(shí)施與數(shù)據(jù)的獲得。以下便主要從這四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

①正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)是研究多因素多水平的一種科學(xué)設(shè)計(jì)方法，可高效、快速、經(jīng)濟(jì)地分析出各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。以3水平3因素為例，均勻試驗(yàn)須進(jìn)行33次共27次試驗(yàn)，而利用正交設(shè)計(jì)原理，只需要進(jìn)行9組試驗(yàn)，9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分布見(jiàn)圖3。

圖3  試驗(yàn)點(diǎn)分布圖

表1 試驗(yàn)因素水平

水平

因素

壓實(shí)度

含水率

豎向荷載/kPa

浸水時(shí)間/h

循環(huán)次數(shù)

I

92%

6%

0

0

0

II

94%

10%

50

24

1

III

96%

14%

100

48

2

IV

98%

18%

200

72

3