壓實度對路堤穩(wěn)定性的影響分析

馮 志 國

(國家林業(yè)局昆明勘察設(shè)計院，云南 昆明 650216)

壓實度對路堤穩(wěn)定性的影響分析

馮 志 國

(國家林業(yè)局昆明勘察設(shè)計院，云南 昆明 650216)

闡明了壓實度的概念，利用有限元程序建立了邊坡分析模型，對不同壓實度下的路堤進行了研究，結(jié)果表明：壓實度對路堤穩(wěn)定性影響十分明顯，不同的壓實度下路堤穩(wěn)定性隨壓實度的提高而提高。

路堤，壓實度，穩(wěn)定性

0 引言

在工程建設(shè)中，經(jīng)常遇到填土的壓實問題。壓實度是填土工程的質(zhì)量控制指標。先取壓實前的土樣送試驗室測定其最佳含水量時的干密度，此為試樣干密度。再取由擊實試驗后所得的試樣最大干密度，用實際干密度除以最大干密度即是土的實際壓實度。用此數(shù)與標準規(guī)定的壓實度比較，即可知道土的壓實程度是否達到了質(zhì)量標準。

填土不同于天然土層，因在挖掘和運輸過程中，土體的原狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，含水量也隨之發(fā)生變化，堆填時必然在土團之間留下許多孔隙。若不經(jīng)過壓實，填土的強度低，孔隙大，壓縮性大，易發(fā)生陷坍、沉降等病害。因此，路基的壓實工作是提高路基強度和穩(wěn)定性的根本技術(shù)措施之一，在路基施工中必須嚴格控制土體壓實度。

路基壓實度的高低，直接影響路基的強度和穩(wěn)定性，從而影響到路面的使用期限。有關(guān)研究表明，公路路面投資占投資額的20%以上，如果因路基強度和穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致路面過早出現(xiàn)破壞，將造成不可彌補的損失。因此，研究路基壓實度對路堤穩(wěn)定性的影響具有十分重要的實際意義。本文將重點研究高路堤在不同的壓實度下，路堤穩(wěn)定性的變化情況。

1 壓實度概念

工程中，以壓實度作為控制土基壓實的標準。所謂壓實度[1]，是指筑路材料壓實后的干密度與標準最大干密度之比，以百分率表示，即：

顯然，壓實度是一個以γd為標準的相對值，意為壓實的程度。

2 模型的建立及巖土參數(shù)選用

路堤填筑土的物理力學(xué)性質(zhì)指標，一般由土工試驗并結(jié)合經(jīng)驗獲得；本文分析以余紹維、黃經(jīng)秋在“某民用機場場區(qū)高填方邊坡穩(wěn)定性研究”一文中的實驗實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對填方路堤不同壓實度條件下的穩(wěn)定性進行分析[2]。巖土參數(shù)物理力學(xué)指標見表1。文章只研究壓實度對路堤的穩(wěn)定性影響，分析時只考慮路堤的局部穩(wěn)定，地基按基巖考慮。

文章利用有限元程序SLOPE/W建立邊坡分析模型，本構(gòu)模型采用摩爾—庫侖模型，建模時，路基寬取20 m，填土高度取20 m計算；邊坡第一級坡高8.0 m，坡率1∶1.5，第二級邊坡坡高12.0 m，坡率1∶1.75，兩級坡間設(shè)寬2.0 m的平臺，分析模型如圖1所示。

表1 巖土參數(shù)物理力學(xué)指標

3 計算結(jié)果分析

文章分別建立路堤壓實度K為100%，90%及80%時的有限元模型，取用相應(yīng)的強度指標，分別計算出路堤的穩(wěn)定性系數(shù)，結(jié)果見表2，圖2及圖3(只示出K=100%時的穩(wěn)定系數(shù))。

表2 路堤穩(wěn)定性計算結(jié)果

穩(wěn)定性驗算是路堤設(shè)計的重要內(nèi)容，設(shè)計時必須預(yù)先進行穩(wěn)定驗算，了解路堤的穩(wěn)定狀況；若計算結(jié)果不能滿足相關(guān)規(guī)范要求，則應(yīng)采取有效的工程措施加固，避免發(fā)生路堤失穩(wěn)等工程災(zāi)害。

通過表2及圖3，可發(fā)現(xiàn)，路基壓實度對路堤穩(wěn)定性的影響十分明顯，在不同壓實度下的路堤穩(wěn)定性隨著壓實度的降低穩(wěn)定系數(shù)顯著降低；相對路堤壓實度K=100%而言，路堤壓實度為K=90%和K=80%時，路堤穩(wěn)定安全系數(shù)分別降低19%和48%。

根據(jù)以上分析計算，我們還可以看出，壓實度由K=100%降低到K=90%時，穩(wěn)定系數(shù)降低19%；由K=90%降低到K=80%時，穩(wěn)定系數(shù)降低35.9%。當(dāng)路堤的壓實度在90%以上時，路堤的穩(wěn)定系數(shù)降低幅度較小，所以在實際設(shè)計和施工時應(yīng)保證路堤的壓實度不小于90%。這一結(jié)果與JTG D30-2004公路路基設(shè)計規(guī)范表3.3.2的規(guī)定一致[3]。

4 結(jié)語

本工程利用有限元軟件對不同壓實度下的路堤進行穩(wěn)定性分析，總結(jié)出了一定的規(guī)律，可為類似工程設(shè)計提供借鑒和參考，總結(jié)如下：

1)路堤壓實度對路堤的穩(wěn)定性影響顯著，路堤穩(wěn)定性隨壓實度提高而增加。2)在工程中，適當(dāng)提高路堤填土的壓實度，是提高路堤穩(wěn)定性的有效措施。

[1] 洪毓康.土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 余紹維，黃經(jīng)秋.某民用機場場區(qū)高填方邊坡穩(wěn)定性研究[J].有色礦山，1999(5)：11-12.

[3] JTG D30-2004,公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

Analysisofdegreeofcompactioneffectonembankmentstability

FENGZhi-guo

(KunmingInstituteofSurvey&Design,NationalBureauofForestry,Kunming650216,China)

The thesis describes the concept of compaction, establishes slope analysis model with finite element program, and studies the embankment under various compaction degrees. Results show that: the impact of compaction upon embankment stability is obvious, the embankment stability will increase with the compaction improvement under different compaction degrees.

embankment, compaction degree, stability

1009-6825(2014)33-0134-02

2014-09-13

馮志國(1981- )，男，工程師

U416.12

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