寒區(qū)高速公路路基填料凍脹特性的試驗裝置及方法

趙守全 韓 侃 王偉星 王 瑜

(1.中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.青海省凍土與環(huán)境工程重點試驗室，青海 格爾木 816000)

共和至玉樹高速公路(見圖1)是我國在青藏高原多年凍土區(qū)的第一條高海拔、高寒地區(qū)修筑的高速公路，它的成功修建，為我國凍土區(qū)的工程事業(yè)鑄就了一座豐碑。其作用是連接省會西寧與青海省南部地區(qū)的一條重要通道，為青南地區(qū)的建設提供堅強的交通保障，同時也是玉樹地區(qū)災后重建的重要后勤保障通道[1]。

圖1 共玉高速公路地理位置走勢示意圖Figure 1 Geographical position and trend sketch of gongyu expressway

共和至玉樹高速公路全線平均海拔在4 100 m以上，深處內(nèi)陸高原腹地，海拔高，受海洋季風影響較微弱，屬典型的高原大陸性半干旱氣候類型，氣候嚴寒，地理和水文地質(zhì)條件復雜，全長635.61 km，凍土路段總長度為360.0 km，占線路總長的56.6%。季節(jié)凍土路段長度132.23 km，多年凍土路段長度227.77 km，多年凍土路段(見圖2)高含冰量(富冰、飽冰凍土、含土冰層)路段92.45 km，占40.6%，低含冰量(少冰、多冰凍土)路段127.76 km，占56.1%，多年凍土隧道段長7.56 km，占3.3%[2-3]。

圖2 共玉高速公路凍土區(qū)域分布示意圖Figure 2 Diagram of regional distribution of frozen soil on gongyu expressway

項目區(qū)段內(nèi)高溫高含冰量路段所占比重大，多年凍土發(fā)育，工程地質(zhì)條件極差，不良地質(zhì)條件突出，在如此復雜的水文和地質(zhì)區(qū)段修筑高速公路，當前我國尚無先例。因此，提高凍土區(qū)路基的穩(wěn)定性成為了保證我國第一條多年凍土區(qū)高速公路良好運營的最基本條件。

凍脹融沉是多年凍土路基穩(wěn)定性的重要影響因素[4]。早在17世紀后期，人們就已經(jīng)注意到凍脹現(xiàn)象，直到1925年，關于凍結方面的首次會議在瑞典召開，交換和討論了有關凍脹及凍結現(xiàn)象的不同見解，隨后凍脹研究才在世界范圍內(nèi)逐漸開展，在當時此類研究以得出減輕或防止凍脹措施為目標。美國科學家Taber[5]通過使用凍結時體積縮小的液體進行了大量試驗，證明了凍脹現(xiàn)象的主要原因是凍結過程中發(fā)生的水分遷移作用，而不僅僅是依賴于土中水凍結的體積膨脹。

1982年，吳紫汪等[6]通過對土的凍脹機理，水分遷移動力及變化規(guī)律進行研究，為道路工程和建筑工程發(fā)生凍脹的原因、分類以及從理論上為凍害防治方案的制定奠定了基礎。據(jù)此，我國學者通過對由土體凍脹而引發(fā)的路基病害的原因機理深入研究，提出了飽水條件的粗顆粒土凍脹分類的臨界值是12%粉粘粒含量，即當土體中的粉粘粒含量小于總量的12%時，土體的凍脹率將不大于2%，而當土體中的粉粘粒含量大于12%時，土體的凍脹量會顯著增大。

根據(jù)共玉高速多年凍土區(qū)路基穩(wěn)定性要求，開展了“共和至玉樹公路多年凍土區(qū)路基填料試驗研究”，通過對共玉樹高速多年凍土區(qū)路基填料的現(xiàn)場調(diào)研和室內(nèi)外試驗，制備了“一種測試填料凍脹特性的試模”(ZL201520184871.3)，以及使用這種試模對填料進行凍脹特性試驗的試驗方法，申請了“一種填料凍脹特性的試驗裝置及試驗方法”(201510140669.5)發(fā)明專利，為以后多年凍土區(qū)高速公路路基填料凍脹特性的測定和試驗工作奠定了良好的基礎。

1 凍脹特性的試驗裝置及方法研究背景

1.1 背景研究

凍脹是由于土中水的凍結和冰體的增長引起土體膨脹、地表不均勻隆起的作用[7]。凍脹的原因包括土中原有的水結冰體積膨脹；同時也包括土凍結過程中下部未凍結土中的水分遷移并向凍結面富集，水分相對集中，水與土粒分異形成冰透鏡體或凍夾層，使土體積膨脹[8]。凍脹特性的研究可以為凍土地區(qū)的建筑、公路的修建提供相關參數(shù)，以避免或減輕因凍脹產(chǎn)生的破壞。

雖然《公路路基設計規(guī)范》[9]規(guī)定多年凍土路基填料要充分考慮其凍脹敏感性，研究其凍脹特征，以保證路基強度，達到提高路面結構的穩(wěn)定性和抗凍脹能力目的。但這一規(guī)范并未對寒區(qū)公路路基填料的顆粒范圍做出規(guī)定。

1.2 技術指標和要求

《公路路基設計規(guī)范》規(guī)定“多年凍土區(qū)路基填料設計應充分考慮填料的凍脹特性，優(yōu)先采用卵石土或碎石土作填料，嚴禁使用細粒土(粘質(zhì)土和砂質(zhì)土)和富含腐殖質(zhì)白土及凍土”。填料的粒徑是影響其凍脹特性的主要因素，因此多年凍土區(qū)路基需要采用較粗顆粒的填料。其次，規(guī)范對路基壓實度還做了規(guī)定，在保證壓實度的情況下，只有通過試驗的方法，準確模擬路基填料的實際狀況，取得路基填料的凍脹特性指標，才有可能有效抑制路基凍脹破壞的發(fā)生。

在實際工程中一般是根據(jù)施工地取材料情況決定填料，從施工現(xiàn)場的情況來看，凍土區(qū)公路填料其實際的顆粒主要為2.36～19.0 mm，而且要控制0.075 mm粒徑以下的含量。

《公路土工試驗規(guī)程》[10]關于測試凍脹率的方法主要適用于原狀的及擾動的粘質(zhì)土(大于0.075 mm的質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量25%)和砂質(zhì)土(0.075～2.0 mm粒徑的質(zhì)量大于總質(zhì)量的50%，且大于60 mm的質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量的15%)。測試凍脹率的方法規(guī)定原狀和擾動的粘質(zhì)土、砂質(zhì)土的試樣高度都為50.0 mm，在進行粗填料凍脹特性實際測試的過程中，發(fā)現(xiàn)50.0 mm的試樣高度太低，試模容積太小，所裝試樣的質(zhì)量太少，根本無法保證填料的均勻程度，不能反映凍土區(qū)實際路基填料的真實性，這樣做出的試驗數(shù)值根本不符合實際情況。在凍土區(qū)路基填料優(yōu)先采用粗填料，粗填料的顆徑主要為2.36～19.0 mm，顯然目前關于測試凍脹率方法的適用范圍不適用于多年凍土路基填料的凍脹試驗。

在需要開展路基填料凍脹特性試驗時首先要解決試樣的代表性問題，使其能適用和代表現(xiàn)場實際使用的公路路基填料；其次在凍脹試驗中需要考慮壓實的因素，通過相關試驗得出客觀的結論，指導凍土區(qū)道路、建筑的工程實踐。這一點對青藏高原的多年凍土地區(qū)的公路建造是必須首先解決的問題。

從理論上講，進行凍脹試驗的試樣幾何尺寸越大，所容納的填料質(zhì)量越大，其代表性越好[10]。但在實際的試驗中是無法考慮用這種方式解決問題，一方面巨大的試樣造成的經(jīng)濟壓力將使試驗無法負擔，另一方面也無法對巨大的試樣實施冷凍作業(yè)和壓實處理，實現(xiàn)相應的試驗。

尋找一種具有客觀代表性的可適用于公路路基填料凍脹試驗，特別是多年凍土區(qū)公路填料凍脹試驗的試樣和可適用于對公路路基填料進行凍脹試驗的方法是必須要解決的問題，在這一前提下，研制一種可適用的試樣制備模具同樣也是需要解決的重要任務。

2 填料凍脹特性的試驗裝置及試驗方法

《公路土工試驗規(guī)程》中關于公路工程用土顆粒進行了分類，分為巨粒組(粒徑大于60 mm)、粗粒土(粒徑大于0.075 mm且小于60 mm)、細粒組3個組類。粒徑組成對路基土凍脹性的影響主要取決于顆粒與水作用的能力，土的粒徑由大變小時，其比表面積之和由小變大，顆粒與水的作用及土在凍結過程中水分遷移的能力也隨著加大，凍脹特性隨之增加[11]。因此在研究路基填料凍脹特性時，首先要對填料進行顆粒分類。

相關研究成果表明[12-16]，填料粒徑小于2.36 mm的為凍脹敏感性強粒組；填料粒徑在2.36～19.0 mm的為凍脹敏感性較強粒組；而填料粒徑在19.0～37.5 mm的為凍脹敏感性較弱粒組，可不考慮。據(jù)此，根據(jù)填料凍脹特性測試要求，將路基填料按照粒徑進行了分類：

a.細填料：顆粒最大粒徑不超過4.75 mm，粒徑不大于2.36 mm的占總質(zhì)量的50%以上，包括各種黏質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂和屑為細填料。

b.粗填料：顆粒最大粒徑不超過26.5 mm，粒徑大于2.36 mm且不大于19.0 mm的質(zhì)量占總質(zhì)量的50%以上，包括砂礫土、碎石土、級配砂礫、級配碎石。

2.1 試樣

為了使路基填料試樣具有代表性，按照項目研究要求，根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查的具體情況，選取共玉高速公路多年凍土區(qū)段內(nèi)的7處料場進行了取樣，分別編為試樣A、B、C、D、E、F、G共7組，將7組試樣用篩析法進行了顆粒分析試驗，試驗結果詳見表1。

表1 填料顆粒組成表[12-16]Table 1 Filler particle composition table[12-16]粒徑/mm19.0-26.59.5-19.02.36-9.5A填料———B填料———C填料———D填料5.39.344.6E填料7.719.545.9F填料9.213.040.3G填料14.020.343.02.36-0.60.6-0.075<0.075分類名稱15.439.844.8細填料10.249.440.4細填料9.543.646.9細填料25.18.27.5粗填料10.810.83.3粗填料24.97.94.7粗填料10.18.93.7粗填料

根據(jù)表1的試驗結果，分別對7組填料試樣通過前述方法進行了分類，試樣A、B、C 3組為細填料，試樣D、E、F、G 4組為粗填料。通過對7組試樣的顆粒分析試驗數(shù)據(jù)進行分析，分別計算出了每組填料試樣小于某粒徑土的累積含量以及占總土量的百分數(shù)，并將試驗結果繪制成了土的粒徑級配累積曲線，如圖3所示。

圖3 土的顆粒級配累積曲線圖Figure 3 Cumulative plot of grain size distribution of soils

2.2 試驗儀器

顆粒分析試驗主要儀器有分析篩、細篩、天平、振篩機、研缽、瓷盤、毛刷等。試樣制備所用儀器有試模、土工刀、烘箱、保溫桶、擊實儀、數(shù)顯液壓萬能試驗機等。凍脹試驗裝置由試樣筒、恒溫箱、溫度控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、補水系統(tǒng)和變形監(jiān)測系統(tǒng)組成[17]。溫度控制系統(tǒng)由DW-B型低溫外循環(huán)水浴組成，提供試驗所需的頂板溫度。溫度監(jiān)測系統(tǒng)由熱敏電阻傳感器、溫度計、數(shù)據(jù)采集儀(見圖4)和計算機組成，監(jiān)測試驗過程中土體內(nèi)部溫度和恒溫箱內(nèi)溫度的變化。補水系統(tǒng)為恒定水位的供水裝置，通過塑料軟管與試樣底板相連，開放條件下，試驗土體通過毛細作用吸水。變形監(jiān)測系統(tǒng)通過百分表測量試樣土體的凍脹量，最小分度值為0.01 mm。各項試驗設備均滿足國家有關標準規(guī)范規(guī)定的計量校準和鑒定要求。

圖4 凍脹試驗儀器裝置Figure 4 Frost heave test apparatus

2.3 試驗步驟及方法

a.對填料試樣進行烘干，烘干完成后，用方孔篩把試樣按后述方式進行分類：顆粒最大粒徑不超過4.75 mm，粒徑不大于2.36 mm的占總質(zhì)量的50%以上，包括各種黏質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂和屑，為細填料；顆粒最大粒徑不超過26.5 mm，粒徑大于2.36 mm且不大于19.0 mm的質(zhì)量占總質(zhì)量的50%以上，包括砂礫土、碎石土、級配砂礫、級配碎石的為粗填料。

b.將分類制備出兩類受試填料分別按實驗要求的含水率加入水混均，然后裝入保濕桶內(nèi)，放置24 h，讓試樣充分吸收水分，再將受試填料按粒度分類分別放入模具中壓制，使其達到要求的壓實度，得到受試試樣，其中：細填料試樣試樣的直徑×高=φ100 mm×50 mm；粗填料試樣的直徑×高=φ100 mm×100 mm。

c.將經(jīng)上一步驟得到的受試試樣放置于恒溫箱內(nèi)，試樣的一側頂、底面內(nèi)分別插入溫度傳感器，試樣的另外一側頂、底面內(nèi)插入水分傳感器，并設置測試試樣高度的千分表。

d.開啟恒溫箱、試樣頂面冷浴，設定恒溫箱冷浴溫度為-15 ℃，箱內(nèi)溫度為1 ℃，頂面冷浴，設定冷浴溫度為1 ℃。

e.試樣恒溫6 h，并監(jiān)測溫度、水分和變形，待試樣初始溫度均勻達到1 ℃以后，開始試驗。

f.頂面溫度調(diào)節(jié)到-15 ℃并持續(xù)0.5 h，讓試樣頂面凍結，然后將頂面溫度調(diào)節(jié)到-2 ℃，以0.2 ℃/h速度下降。同時開啟溫度監(jiān)測系統(tǒng)、水分監(jiān)測系統(tǒng)及補水系統(tǒng)，保持恒溫箱溫度均為1 ℃，每隔1 h記錄變形量1次，試驗持續(xù)72 h。

g.試驗結束后，迅速取出試樣，量測試樣高度和質(zhì)量。

h.結果整理。

按下式計算凍脹率：

式中：ηf為凍脹率,%，計算至0.01;Δh為試樣總凍脹量,mm;Hf為凍結深度(不包括凍脹量)，mm。

3 填料凍脹特性試驗研究

按照前述填料分類標準，可使分類的填料同時滿足規(guī)范中規(guī)定的適用范圍，本項目中采用的試樣直徑和高度相同，采用以前的試模，無法滿足現(xiàn)有試驗中關于試樣壓實度的條件。為證實前述分類的合理性，在確定路基填料分類的基礎上，對各類填料采用了多種不同幾何尺寸的填料的凍脹試驗的進行相應試驗，以確定合適使用、具有良好代表性、幾何尺寸最小的試樣。

3.1 凍脹試驗

在完成前述工作的基礎上，按照具體試驗步驟方法先對細填料凍脹特性進行了實測試驗。項目選取3組細填料A、B、C進行了6組實測試驗，6組試樣直徑(100 mm)和高度(50 mm)相同，詳細細凍脹試驗結果見表2。

從細填料凍脹試驗結果可以看出，3個原狀土填料試樣，《公路土工試驗規(guī)程》測試凍脹率的方法主要選取小于顆徑0.075 mm的顆粒進行試驗，這樣所測得的凍脹率數(shù)值非常大，3個原狀土試樣的凍脹率都超出《凍土地區(qū)建筑地基基礎設計規(guī)范》[18]脹性分組表中最大凍脹率(12%)的2倍之多，不能真實反映填料的凍脹特性。

表2 細填料凍脹試驗數(shù)據(jù)匯總表[12-16]Table 2 Summary of frost heave test data for fine packing[12-16]試樣編號試樣狀態(tài)含水率/%分類名稱凍脹率/%A填料原狀土15.1細填料27.1B填料原狀土18.6細填料29.9C填料原狀土13.0細填料25.6A填料壓實度93%15.1細填料13.5B填料壓實度93%18.6細填料12.4C填料壓實度93%13.0細填料12.9

又對3組細填料按壓實度93%制樣以后進行實測試驗，從表2中可以看出，凍脹率雖有所降低，但卻能真實反應3個填料試樣為強凍脹性(凍脹率>12%)填料的這一特性。6個細填料凍脹率試驗測試結果對比情況見圖5。

圖5 細集料凍脹率測試結果對比圖Figure 5 Comparison chart of frost heave test results of fine aggregate

通過對6個細填料凍脹率試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，從圖5中可以看出，在測試凍脹率的試驗中增加了壓實度的因素，可更符合細填料在路基中的狀態(tài)，研究結果表明，采用本試驗裝置和方法測試填料的凍脹特性是切實可行的。

隨后，按照上述方法對4組粗填料D、E、F、G凍脹特性也進行了試驗。試驗分別選取了3組同直徑(100 mm)、不同高度(50、100、150 mm)、相同壓實度(93%)進行了測試，共進行了12次粗集料凍脹率試驗，詳細凍脹試驗結果見表3。

表3 粗填料93%壓實度凍脹試驗數(shù)據(jù)匯總表[12-16]Table 3 Summary table of frost heave test data of 93% compactness of coarse packing[12-16]試樣最佳含水率/%最大干密度/(g·cm-3)?50 mm凍脹率/%?100 mm凍脹率/%?150 mm凍脹率/%D7.92.215.7110.6815.47E7.22.304.6510.5414.46F6.52.183.998.2713.29G7.92.235.059.0513.83

表3試驗結果表明，在壓實度93%的情況下，各種粗填料的最大干密度、最佳含水率已通過擊實試驗確定的情況，試樣高度50 mm的粗填料凍脹率為3.99%～5.71%(凍脹等級)，試樣高度100 mm的粗填料凍脹率為8.27%～10.68%(強凍脹等級)，試樣高度150 mm的粗填料凍脹率為13.29%～15.47%(特強凍脹等級)，3個不同的高度試樣，在試驗條件相同的情況下，結果卻差3個等級(凍脹、強凍脹、特強凍脹)。12組粗填料凍脹率試驗測試結果對比情況見圖6。

通過對12組粗填料凍脹率試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)50 mm高的試樣高度太低，質(zhì)量太少，粗填料比細填料的粒徑大，需要的試件質(zhì)量也多，試件質(zhì)量太少就會使現(xiàn)大顆粒無法均勻分布，出現(xiàn)填不實的情況，這樣和試樣和不實際情況符，試驗結果沒有代表意義。100、150 mm高度的在試制過程中能滿足試件均勻問題，但150 mm的高度試驗結果偏大，和細粗料在同一凍脹等級(特強凍脹等級)，也不符合實際情況。因此，確定100 mm為粗填料凍脹特性試樣最適宜的高度。

圖6 粗集料凍脹率測試結果對比圖Figure 6 Comparison chart of frost heave test results of coarse aggregate

經(jīng)“青海省凍土與環(huán)境工程重點試驗室”近幾年間數(shù)百次凍脹試驗后最終確定：細填料試樣幾何尺寸為直徑×高=φ100 mm×50 mm；粗填料試樣幾何尺寸為直徑×高=φ100 mm×100 mm?！豆埠椭劣駱涔范嗄陜鐾羺^(qū)路基填料試驗研究》項目相關試驗研究表明，對相應類別的集料采用上述試樣幾何尺寸可以得到最佳的、完全有代表性的試驗結果。

3.2 測試填料凍脹特性的試模

根據(jù)項目研究結果，在確定路基填料凍脹試驗試樣尺寸的基礎上，設計出了“一種測試填料凍脹特性的試?！?ZL201520184871.3)。

試模用剛性材料制成，采用不銹鋼材料，試模由的頂板(見圖7a)、管狀模(見圖7b)和平板形的底板(見圖7c)組成，其中：管狀模為一個管端設置有法蘭、使其呈T型的外形管狀物。管狀模壁厚要求滿足承壓規(guī)定，管壁厚度為10 mm，細填料的管狀模高度為50 mm，粗填料的管狀模高度則為100 mm，這樣可以保證細填料試樣的高度為50 mm，粗填料試樣高度為100 mm。細、粗填料的管狀模內(nèi)直徑和頂板的外直徑都為100 mm，頂板為一直徑略小于上、下軸的內(nèi)徑圓柱體，頂板圓柱體部分(即在進行壓制作業(yè)時進入管狀模內(nèi)徑的部分)與管狀模內(nèi)徑的配合精度為H11/C10(間隙定位適用經(jīng)常裝拆的設施)，其直徑略小于管狀模的內(nèi)徑，可以在試驗的壓制作業(yè)中很方便地使其進入管狀模的內(nèi)徑中，使試模內(nèi)的受試填料得以壓實。頂板的一端也設置有頂面，頂面高20 mm，頂面外直徑都為120 mm，使其同樣呈T型，細填料頂板圓柱體部高50 mm，粗填料頂板圓柱體部高100 mm，兩頂板頂面尺寸一致。所有高度直徑尺寸誤差要求±0.1 mm。底板可以是一個平面的板狀物，其厚度必須符合承壓要求。

(a)頂板 (b)管狀模

(c)底板

Figure 7 Top plate,pipe die,floor schematic diagram in test model

在具體進行試驗時是采用2個管狀模，將底板置于壓力機的砧板上，將1個管狀模不帶有法蘭的一端放置于底板上，再將第2個管狀模的法蘭放置于第1個管狀模的法蘭上，2個管狀模的T型法蘭橫端相互接觸，在管狀模的管內(nèi)放置受試填料，然后將頂板不帶有T型的一端置于第2個管狀模內(nèi)的受試填料上，并通過壓力機將壓力施加于頂板和底板間，以對受試填料進行壓實作業(yè)，試模在使用狀態(tài)中的立體示意見圖8，圖中兩箭頭表示施壓時力的方向。

圖8 試模在使用狀態(tài)中的立體示意圖Figure8 Stereo schematic diagram of test die in use

管狀試模上設置的法蘭既可在壓制作業(yè)時便于定位，又可在壓制作業(yè)時傳遞試模壁所受到的力，同時還可避免受試樣品損壞。

使用2個相互連接的管狀模，在最大干密度和最佳含水率確定的情況下，制備試樣時，可使試樣質(zhì)量不受損失。在試樣制備完成后，上頂板圓柱外徑和上管狀模內(nèi)徑尺寸相同，高度也相同，這樣在壓制過程中剛好可以把試樣壓入到下管狀模內(nèi)，在體積一定的情況下，把不同質(zhì)量的試樣壓入相同體積，就可以很準確的確保試樣的壓實度。

《公路路基設計規(guī)范》對各種等級的公路提出了壓實度的標準要求，使用這種結構的試模，可以針對不同壓實度的要求制備出相同尺寸的試樣。試模采用上、下管狀模設計，這種結構的試樣制備過程中，試樣可以一次壓制成型，保證試樣的受力均勻，試樣不會出現(xiàn)中間斷裂的情況，試驗環(huán)節(jié)可以完全保證試樣的代表性，試模推薦采用不銹鋼材質(zhì)，這樣能保證模具的精準度，不易變形，能保證制作出的試樣的精確度，達到測試填料凍脹特性的目的。

本試模可根據(jù)多年凍土區(qū)路基設計文件制備各種不同壓實度條件下的試樣。使用該試模制備試樣能充分和現(xiàn)場實際情況相結合，在充分保證試樣高度和直徑規(guī)范規(guī)定的尺寸外，還可以精確的確定試樣的壓實度，真實反應試樣的受試的客觀狀況，使試樣可以更接近實際狀況，以達到研究路基填料凍脹特征的目的。

4 結論

本文以共玉高速公路多年凍土路基填料為研究對象，通過現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)試驗研究相結合的方法，得出主要結論如下：

a.根據(jù)填料凍脹特性測試要求，將路基填料按照粒徑進行了分類：①細填料：顆粒最大粒徑不超過4.75 mm，粒徑不大于2.36 mm的占總質(zhì)量的50%以上，包括各種黏質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂和屑確定為細填料；②粗填料：顆粒最大粒徑不超過26.5 mm，粒徑大于2.36 mm且不大于19.0 mm的質(zhì)量占總質(zhì)量的50%以上，包括砂礫土、碎石土、級配砂礫、級配碎石確定為粗填料。

b.根據(jù)多次凍脹試驗結果，得出了最適宜的粗填料凍脹特性試樣高度。確定出細填料試樣幾何尺寸為直徑×高=φ100 mm×50 mm，粗填料試樣幾何尺寸為直徑×高=φ100 mm×100 mm。

c.根據(jù)確定的路基填料凍脹試驗的最小的試樣幾何尺寸數(shù)據(jù)，設計并試制出了用于測試路基細、粗填料凍脹試驗制備試樣的兩類試模，解決了凍脹試驗的技術難題。

d.在對寒區(qū)高速公路路基填料凍脹特性的測試中，通過本方法對不同填料進行科學分類，根據(jù)分類的結果確定試樣高度，使用本文設計的試模進行制樣，以及采用這種試模對填料凍脹特性進行測試的試驗裝置及試驗方法，同時在試驗中引入壓實度的因素使試驗與實際更為吻合，解決了現(xiàn)階段無法解決的凍土區(qū)填料凍脹試驗的難題，為以后在多年凍土區(qū)修建高速公路提供了基礎數(shù)據(jù)。