呼市地區(qū)土基壓實(shí)度與彎沉值影響研究

楊元亭， 梁 鴻

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院)

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呼市地區(qū)土基壓實(shí)度與彎沉值影響研究

楊元亭， 梁 鴻

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院)

為解決實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工中，壓實(shí)度驗(yàn)收合格，往往出現(xiàn)驗(yàn)收彎沉值達(dá)不到規(guī)范要求的現(xiàn)象。本文通過(guò)試驗(yàn)路段現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)，分別測(cè)定了土基壓實(shí)度、含水量、土基回彈模量和彎沉值。首先建立壓實(shí)度與彎沉值的函數(shù)關(guān)系式，分析并驗(yàn)算。同時(shí)利用壓實(shí)度、含水量和土基回彈模量的二元回歸方程與土基回彈模量與彎沉值的規(guī)范理論公式，得到彎沉值和壓實(shí)度、含水量關(guān)系推導(dǎo)式。從中得出不僅應(yīng)在實(shí)際施工中應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，而且在實(shí)際竣工驗(yàn)收中，也必須保證土基在最佳含水量范圍內(nèi)，才能避免上述現(xiàn)象，從而保證土基工程質(zhì)量。

壓實(shí)度；彎沉值；土基回彈模量；含水量

1 壓實(shí)度與彎沉值實(shí)測(cè)及理論分析

1.1 壓實(shí)度與彎沉值實(shí)測(cè)

土基壓實(shí)度作為影響回彈彎沉值的一個(gè)重要指標(biāo)，實(shí)際施工過(guò)程中壓實(shí)度的大小也直接影響了實(shí)測(cè)彎沉值是否符合竣工驗(yàn)收彎沉值標(biāo)準(zhǔn)，所以兩者之間的線性或者非線性關(guān)系可以很好地反映出隨著壓實(shí)度的改變，土基回彈彎沉值的變化規(guī)律。

本文試驗(yàn)路段選取內(nèi)蒙古呼市地區(qū)填方路段，選取其中K18+260～K18+560作為試驗(yàn)路段，土質(zhì)屬于砂礫土，天然含水量為0～6%，砂礫粒徑較為均勻，級(jí)配良好。通過(guò)灌砂法實(shí)測(cè)壓實(shí)度和采用貝克曼梁實(shí)測(cè)回彈彎沉值，整理結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 呼市地區(qū)土基壓實(shí)度與彎沉值數(shù)據(jù)匯總表

1.2 壓實(shí)度與彎沉值理論分析

利用spss數(shù)據(jù)分析軟件，可以得到壓實(shí)度與彎沉值的關(guān)系圖，見(jiàn)圖1。

圖1 壓實(shí)度與彎沉值線性關(guān)系圖

圖2 壓實(shí)度與彎沉值冪函數(shù)關(guān)系圖

圖3 壓實(shí)度與彎沉值對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系圖

匯總土基壓實(shí)度與彎沉值的函數(shù)關(guān)系式：

y=1 439-13.66x

y=9E+25x-12.0

y=-1 329ln(x) + 6 193

結(jié)合理論關(guān)系方程式對(duì)壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)值和竣工驗(yàn)收彎沉值進(jìn)行驗(yàn)算，從而找出實(shí)測(cè)壓實(shí)度和彎沉值相關(guān)性。通過(guò)以上不同函數(shù)關(guān)系式，可知壓實(shí)度與彎沉值屬于高度相關(guān)，因此可以分別將壓實(shí)度設(shè)計(jì)值和竣工驗(yàn)收彎沉值帶入到不同的函數(shù)關(guān)系式中，從而得到驗(yàn)算之后的理論彎沉值與理論壓實(shí)度值，現(xiàn)整理如表2。

可得壓實(shí)度符合規(guī)范要求，相應(yīng)的彎沉值也應(yīng)該符合竣工驗(yàn)收彎沉值，如果出現(xiàn)壓實(shí)度符合要求，而彎沉值不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，不應(yīng)只通過(guò)反復(fù)壓實(shí)，再重新驗(yàn)收，應(yīng)從其他因素考慮，預(yù)防性解決實(shí)際問(wèn)題，從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

表2 呼市地區(qū)土基壓實(shí)度與彎沉值計(jì)算值匯總表

函數(shù)關(guān)系式壓實(shí)度設(shè)計(jì)值(x)96(%)竣工驗(yàn)收彎沉值(y)169．4(mm)y=1439-13．66X127．692．9y=9E+25x-12．0127．493．2y=-1329ln(x)+6193127．093．0

2 壓實(shí)度、含水量與土基回彈模量實(shí)測(cè)及分析

2.1 壓實(shí)度、含水量與土基回彈模量實(shí)測(cè)

結(jié)合試驗(yàn)路段，分別通過(guò)對(duì)該段土基采用承載板實(shí)測(cè)回彈模量和室內(nèi)烘干法測(cè)定土基含水量。整理結(jié)果如表3：

表3 呼市地區(qū)壓實(shí)度、含水量與土基回彈模量匯總表

樁號(hào)壓實(shí)度含水量土基回彈模量樁號(hào)壓實(shí)度含水量土基回彈模量K18+26098．44．0176．6K18+42096．94．7113．6K18+28096．65．0105．4K18+44096．23．8101．2K18+30096．84．2102．5K18+46096．13．998．3K18+32097．63．9132．3K18+48097．54．2123．8K18+34098．24．1177．3K18+50096．33．996．4K18+36097．83．6146．7K18+52096．84．3104．2K18+38097．73．7138．5K18+54097．44．5119．5K18+40096．44．298．7K18+56098．24．4163．6

2.2 壓實(shí)度、含水量與土基回彈模量研究分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證，下面結(jié)合土基回彈模量分別與壓實(shí)度、含水量和彎沉值之間關(guān)系進(jìn)行研究。壓實(shí)度和含水量作為影響土基回彈模量重要因素，兩者對(duì)土基回彈模量值的變化產(chǎn)生重要影響。三者之間在理論上應(yīng)有密切關(guān)系。

通過(guò)matlab軟件對(duì)三者實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回歸得到：

(2)

土基回彈模量和彎沉值作為影響土基質(zhì)量的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。兩者在理論規(guī)范公式和經(jīng)驗(yàn)公式上有很大聯(lián)系，通過(guò)對(duì)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》JTJ 059-95、《柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范》、《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ014-97 、《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ014-97條文說(shuō)明和《公路路面基層施工規(guī)范》JTJ 034-2000關(guān)于土基回彈模量和彎沉值的理論公式對(duì)比，有關(guān)資料顯示《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ014-97理論公式更適用于理論換算。

根據(jù)《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ014-97 中：

(2)

其中：P，δ分別為為測(cè)定車輪胎接地壓強(qiáng)(MPa)和標(biāo)準(zhǔn)車雙圓荷載單輪傳壓面當(dāng)量圓半徑(cm)；μ0為測(cè)定層材料的泊松比，a0為均勻體彎沉系數(shù)，根據(jù)相關(guān)路面設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定使用；L0為代表彎沉值。

結(jié)合(1)、(2)得到彎沉值與壓實(shí)度、含水量的推導(dǎo)式：

(3)

其中(3)式中A、B、C為(1)式中系數(shù)。

結(jié)合彎沉值與壓實(shí)度、含水量推導(dǎo)式可知，，在實(shí)際施工中，當(dāng)壓實(shí)度值符合設(shè)計(jì)規(guī)范為定值時(shí)，含水量與彎沉值成正比關(guān)系，隨著含水量的增大，彎沉值也增大。當(dāng)含水量偏離最佳含水量，增大或者減小時(shí)，都會(huì)直接影響彎沉值的增大或減小，從而造成實(shí)測(cè)彎沉值不符合竣工驗(yàn)收彎沉值的情況。

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),經(jīng)過(guò)理論驗(yàn)算和二元回歸分析,得到了彎沉值與含水量和壓實(shí)度之間的推導(dǎo)關(guān)系式，為指導(dǎo)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，保證土基工程質(zhì)量，提供了理論參考。當(dāng)壓實(shí)度符合規(guī)范要求時(shí)，理論上，土基的實(shí)際彎沉值應(yīng)該符合驗(yàn)收彎沉值標(biāo)準(zhǔn)，如果在實(shí)際驗(yàn)收過(guò)程中存在壓實(shí)度符合條件，然而實(shí)測(cè)彎沉值不符合竣工驗(yàn)收彎沉值標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明存在這個(gè)現(xiàn)象，造成彎沉值不符合驗(yàn)收條件，而不能單方面只考慮是因?yàn)樵趯?shí)際施工中壓實(shí)不足現(xiàn)象，讓施工方重新壓實(shí)，而實(shí)際還沒(méi)有解決實(shí)際問(wèn)題。

(2)由于我國(guó)路基工程驗(yàn)收時(shí)，土基路方驗(yàn)收指標(biāo)只有壓實(shí)度和彎沉值兩個(gè)指標(biāo)，評(píng)定指標(biāo)過(guò)于單一，除了這兩個(gè)指標(biāo)之外，本文通過(guò)以上理論推導(dǎo)方程，可知含水量也是影響最終實(shí)測(cè)彎沉值的重要因素之一，所以在實(shí)際施工中，不僅應(yīng)該保證嚴(yán)格控制在最佳含水量壓實(shí)，而且在實(shí)際竣工驗(yàn)收中，也必須保證土基在最佳含水量范圍內(nèi)，才能保證驗(yàn)收時(shí)土基實(shí)測(cè)彎沉值符合竣工驗(yàn)收彎沉值。

[1] 張仁河，石海山，張培杰.道路工程中壓實(shí)度與彎沉值關(guān)系的研究與探討[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2005，22(4)：1-2.

[2] 顧正浩，沈宏輝.淺論土基回彈模量與彎沉值的關(guān)系[J].山西建筑，2008，34(26)：1-2.

[3] 張倩，馬娟，郭平. 壓實(shí)度與彎沉指標(biāo)的相關(guān)性研究及施工檢驗(yàn)彎沉值的確定[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(6)：6-7.

2015-04-20

楊元亭(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：森林工程專業(yè)道路橋梁。

內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目(編號(hào)：NJzy08041) 。項(xiàng)目名稱：土質(zhì)及含水量對(duì)路基技術(shù)性能的影響研究。

U491

C

1008-3383(2015)11-0017-02