贴一下自己写的
煤矸石路基填料说明
一、 概述
煤矸石是一种特殊的粗粒类土,由无机物和少量的有机物混合组成,其构成结构比较复杂,其粗颗粒多为软岩或极软岩,大部分容易风化、崩解,强度较低,易破碎,水稳性差。
矸石主要由砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、炭质泥岩、石灰岩组成,还夹有少量的煤块。砂岩多属于硅质砂岩,只有很少一部分属于铁质、钙质和泥质砂岩。硅质砂岩颜色浅、强度高、抗风化能力强。粉砂岩为粉砂质结构,矿物成分与砂岩近似,单粘土含量高,主要由粉砂胶结而成,粉砂岩结构较疏松,强度和稳定性不高,它在矸石中的比例也相当大。砂质泥岩属于粘土岩类,以高岭石为主要成份的泥岩,吸水性强,遇水后易软化,胶结物多为硅质、钙质和铁质,强度较高。炭质泥岩强度低,岩性较弱,易风化成碎片,与水作用易软化而丧失稳定性。灰岩,又称石灰岩软化系数在0.58~O.94,极限抗压强度80~100MPa,属于硬质岩,它在矸石中的比例为1O ~3O%。煤块在矸石中所占比例极其有限。
煤矸石的化学成分主要有硅、铝、铁的氧化合物 ,大约占总质量的 60 %以上。其次是钙、镁、硫等氧化物。煤矸石堆存时间越长 ,其物理化学反应越彻底,力学性质越稳定。
近年来在高速公路路堤及矿区铁路路堤填筑中得到了一定的应用并积累了一些经验。由于专用铁路的运行速度较低,技术要求只达到国铁Ⅲ级铁路标准,填料要求较低。从煤矸石的化学成份来看,它不会对环境造成污染及带来辐射性危害。从物理性质来看,煤矸石应属于B、C组,采取一定处理措施后可作为铁路路基填料使用。
二、 工程特性
煤矸石有较强的吸水性,因为吸水是缓慢进行的,路面基层施工是快速的,这样路面基层完成后,煤矸石仍在吸水、膨胀、解理,易引起路面基层变形。煤矸石相似于微风化岩材料,未充分物化的煤矸石中的煤和空气发生化学反应,生成大量气体并放出热量,导致体积膨胀,粘结性差。
煤矸石的强度特性是由细料、粗料特性以及粗细料比例所决定的。在粗料含量小于30%时,煤矸石的强度特性主要由细料的特性所决定;在粗料含量大于60%后,煤矸石的强度特性主要由粗料的特性所决定;当粗料含量为30%~60%时,煤矸石的
强度特性受细料、粗料特性共同影响。在粗料含量小于30%时,其强度参数基本与细料的强度参数相当;随着粗料含量的增加,煤矸石的黏聚力开始降低,而摩擦角开始增加;当粗料含量增加到60%后,细料不能填充粗料孔隙,粗料开始形成架空结构,若要达到一定的密度,必有一定的粗料破碎以形成密实、稳定的结构,粗料愈多,颗粒破碎量愈大,故黏聚力与摩擦角基本不再变化。
三、 设计计算指标经验值
最佳含水量(%) 最大干密度(g/cm3) 比重 C(Kpa) φ(度)
9~12.5 1.90~2.04 2.3 15 40
四、 结论和建议
1、煤矸石填料不宜用于基床表层,建议在本工程中用于基床地层及基床以下部位。
2、鉴于不同地域煤矸石组成岩性及颗粒级配差异极大,建议对实际选用的填料取样进行重型击实试验以取得各种煤矸石材料的最大干容重和最佳含水量。必要时可通过掺入水泥(经验值6%)以增强其强度和水稳性。
3、考虑到煤矸石工程性能较一般填料为差,路基设计顶宽宜适当加宽(经验值为0.5~0.7m)。路堤边坡坡度可参照《铁路路基设计规范》表7.4.1中易风化软块石土对应值。边坡两侧宜用粘土封坡,以隔绝煤矸石与外界的直接接触,避免干湿循环。边坡防护可采用骨架护坡+铺草皮,当路基填方边坡较高较陡时可采用浆砌护坡或其他防护措施。
4、填料应尽量选择存放时间较长的煤矸石;并宜尽量选用粒度均匀,便于回填的煤矸石,其粒径不宜大于20cm,建议选用粒径5mm左右的煤矸石,必要时可进行适当的破碎、筛选;应优先选用红色的或灰色的煤矸石(岩性为砂岩、粉砂岩、灰岩等),避免使用灰黑色煤矸石(岩性为炭质页岩、泥岩等)。
5、施工过程中要严格按照《铁路路基施工规范》控制压实,压实度采用灌水法或表面波压实密度仪进行检测。