路基承載力試驗(yàn)與應(yīng)用研究

摘要：為了研究路基承載力，對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行了開槽、取樣，以及路基承載力的系列試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：細(xì)粒含量越高、塑性指數(shù)越大，土基回彈模量的數(shù)值越??；隨著含水率上升，黏土質(zhì)砂礫路床的回彈模量呈下降趨勢(shì)；隨著干密度的上升，黏土質(zhì)砂礫路床的回彈模量呈上升趨勢(shì)；隨著細(xì)顆粒（黏粒）的增大，黏土質(zhì)砂礫路床的含水率呈上升趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：回彈模量塑性指數(shù)干密度含水率

ResearchonTestandApplicationofRoadbedBearingCapacity

YANGMengjia1SHIXianzhen2SUNTingting3*LINShufeng4

SHIYanwen5

1.CCCCSecondHighwayConsultantCo.Ltd.，Wuhan，HubeiProvince，430052China;2.JiangsuHengyiGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.，Ltd.，Nantong，JiangsuProvince，216002China;3.SchoolofRoad，BridgeandPortandNavigationEngineering，NanjingVocationalInstituteofTransportTechnology，Nanjing，JiangsuProvince，211188China;4.MunicipalFacilitiesManagementCenterofGuangzhouDevelopmentZone，Guangzhou，GuangdongProvince，510700China;5.JiangsuJinpuEngineeringCoHIvsIr7age9ojUDbAMs04lGk952fdJfZJMsZdGpFSWI=nsultingCo.，Ltd.，Xuzhou，JiangsuProvince，221000China

Abstract：Inordertostudythebearingcapacityoftheroadbed，aseriesoftestsareconductedonthehetestsection，includingslotting，sampling，andsubgradebearingcapacity.Theexperimentalresultsshowthatthehigherthefineparticlecontentandthehighertheplasticityindex，thesmallerthenumericalvalueofthereboundmodulusofthesoilfoundation;Asthemoisturecontentincreases，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsadecreasingtrend;Withtheincreaseofdrydensity，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend;Asthefineparticles（clayparticles）increase，themoisturecontentoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend.

KeyWords：Reboundmodulus;Plasticityindex;Drydensity;Moisturecontent

黨的十八大以來，我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展取得歷史性成就，公路總里程達(dá)到535萬km，其中，高速公路通車?yán)锍?7.7萬km，居世界第一。對(duì)于公路工程中的路基路面來說，各類集料的含水率對(duì)其回彈模量、承壓比、劈裂強(qiáng)度和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度有一定關(guān)系。諸多學(xué)者進(jìn)行了系列研究，有學(xué)者采用三軸試驗(yàn)的方法，分析了土石混合填料的抗剪強(qiáng)度、彈性模量與填料含水率之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明填料抗剪強(qiáng)度隨著含水率先增大后減小，路基失效概率與含水率變異系數(shù)成正相關(guān)性[1]。有學(xué)者以在建地鐵車輛段路基填土為例，進(jìn)行了系列土工試驗(yàn)，確定了填料配合比、最大干密度與承載比之間的關(guān)系。研究表明，控制填料中的磚含量能使得回填料有足夠的強(qiáng)度，可以滿足工程使用要求[2]。有學(xué)者選擇了6種不同的摻灰比對(duì)黏土進(jìn)行概率，通過系列試驗(yàn)確定了最佳摻灰率范圍。摻灰率較小時(shí)，隨著含水率的變化，改良土的密度變化大，當(dāng)大于最佳摻灰率時(shí)，隨著含水率的變化，改良土的密度變化較慢[3]。綜上所述，學(xué)者主要通過試驗(yàn)的方法對(duì)各類集料進(jìn)行系列研究，得出了含水率對(duì)其他幾類力學(xué)參數(shù)的影響?；诖?，本文通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的路段進(jìn)行路基承載力測(cè)試，得出試驗(yàn)路段的土質(zhì)類型、路床頂面回彈模量、液塑限、顆粒成分分析、風(fēng)干含水率等指標(biāo)參數(shù)對(duì)其影響，為路基路面檢測(cè)和施工提供借鑒和參考。

1試驗(yàn)原理

路基濕度狀態(tài)無損檢測(cè)技術(shù)，采用探地雷達(dá)（GroundPenetratingRadar，GPR）和電容耦合電阻率法（CapacitivelyCoupledResistivity，CCR）聯(lián)合測(cè)試，其技術(shù)原理為：先利用探地雷達(dá)獲取路面和路床結(jié)構(gòu)層雷達(dá)圖譜，再利用電阻率法獲取路基整體結(jié)構(gòu)的電阻率圖譜，結(jié)合電阻率-含水率參數(shù)模型，聯(lián)合反演分析兩類圖譜，識(shí)別獲得路基濕度分布[3-4]。通過對(duì)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，定性識(shí)別路面結(jié)構(gòu)，然后依據(jù)寬角反射折射法計(jì)算路面結(jié)構(gòu)的電磁波傳播平均速度，并將此速度應(yīng)用于固定天線間距反射法中計(jì)算路面結(jié)構(gòu)整體厚度和含水率；對(duì)電容耦合電阻率法采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將探地雷達(dá)探測(cè)獲得的路面厚度以及含水率信息作為電容耦合電阻率法反演的重要約束條件，計(jì)算公路整體電阻率分布；利用電阻率-含水率關(guān)系模型將路基土體電阻率轉(zhuǎn)換成含水率，從而獲得路基含水率分布[5]。

課題組對(duì)依托工程的K60+700～K62+700、K70+800～K68+800段，2個(gè)代表性路段累計(jì)約4000m進(jìn)行GPR、CCR路基濕度（含水率）聯(lián)合檢測(cè)，并結(jié)合開槽進(jìn)行了比對(duì)驗(yàn)證。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1含水率測(cè)試結(jié)果

2.1.1軟土地基段填方路基

本路段路床含水率變化范圍在11.7%～19.4%，平均含水率約為16.7%，本段路基分布于軟土地基路段，路基填土為黏土質(zhì)砂，黏粒成分較高，由于該段處于河谷低洼地段，軟土地基濕度較大，黏粒成分保水性較強(qiáng)，路堤過低容易引起路床濕度增大，因此本段路床范圍內(nèi)路基土含水率總體較高，其中，偏濕路基多處于填土路堤高度較小的路段。

2.1.2低填淺挖段路基、填方路基

該路段路床含水率變化范圍在3.6%～14.9%，平均含水率約為8.9%，此段處于丘陵山頂挖方段，可見基巖出露。本段路基分布于山前平原與丘陵過渡地帶，路基填土為黏土質(zhì)粗砂，黏粒成分較低，路基排水通暢，總體上本段路床范圍內(nèi)路基土含水率總體較低，局部低填淺挖路段略高。

2.2指標(biāo)相關(guān)性分析

為深入分析沿線路基的結(jié)構(gòu)和材料性能，開槽現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及取樣測(cè)試獲得指標(biāo)參數(shù)（包括土質(zhì)類型、路床頂面回彈模量、液塑限、顆粒成分分析、風(fēng)干含水率等），并分析路基承載力（回彈模量）與各指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系如下。

2.2.1路基承載力（回彈模量）與土性參數(shù)

沿線路基的路床土填料多為黏土質(zhì)砂SC、黏土質(zhì)礫GC，顆粒最大粒徑多保持在5mm以內(nèi)，細(xì)粒土含量為11.5%～31.5%，土基回彈模量測(cè)試多數(shù)在22～42MPa。分析土基回彈模量與細(xì)顆粒成分的關(guān)系，圖1、圖2分別為土基回彈模量與填料細(xì)顆粒含量的關(guān)系曲線、土基回彈模量與填料塑性指數(shù)的關(guān)系曲線，細(xì)粒含量越高、塑性指數(shù)越大，土基回彈模量的數(shù)值越小，因?yàn)檫@幾類土基同屬細(xì)粒土質(zhì)砂礫，土基承載力受細(xì)顆粒組成有一定影響。

2.2.2路基承載力（回彈模量）與土基含水率

沿線路基的路床土填料為黏土質(zhì)砂礫，路床范圍土的含水率為8.5%～15.6%，土基回彈模量測(cè)試多數(shù)在22～42MPa。建立路床土基回彈模量與路床土含水率的關(guān)系曲線，如圖3所示，隨著含水率的上升，黏土質(zhì)砂礫路床的回彈模量呈下降趨勢(shì)，這是由于路床填料中的黏土成分保水性強(qiáng)，吸水后土體可塑性增加，對(duì)粗顆粒砂礫骨架起到潤(rùn)滑效應(yīng)，從而使路基力學(xué)性質(zhì)有一定的不利影響。

2.2.3路基承載力（回彈模量）與土基干密度

沿線路基的路床土填料為黏土質(zhì)砂礫，路床范圍土的干密度為1.64～1.86g/cm3，土基回彈模量測(cè)試多數(shù)在22～42MPa。建立路床土基回彈模量與路床土干密度的關(guān)系曲線，見圖4，隨著路床土干密度的上升，黏土質(zhì)砂礫路床的回彈模量呈上升趨勢(shì)，干密度表征路基土的密實(shí)狀態(tài)（壓實(shí)度），對(duì)于黏土質(zhì)砂礫，其力學(xué)性能主要受密實(shí)狀態(tài)的影響，干密度對(duì)回彈模量的影響比含水率的影響更為顯著。

2.2.4路床土基含水率與細(xì)顆粒（黏粒）含量

沿線路基的路床土填料為黏土質(zhì)砂礫，細(xì)粒土含量為11.5%～31.5%，路床范圍土的含水率為8.5%～15.6%。隨著細(xì)顆粒（黏粒）的增大，黏土質(zhì)砂礫路床的含水率呈上升趨勢(shì)，這是由于路床填料中粗顆粒組分的吸水性有限，而細(xì)顆粒尤其是黏土成分保水性強(qiáng)，因此，黏土質(zhì)砂礫的保水能力主要受細(xì)顆粒含量影響，細(xì)顆粒（黏粒）越大，黏土質(zhì)砂礫路床的平衡含水率就越高。

3結(jié)語

通過代表性路段的路床土基含水率（濕度）測(cè)試，試驗(yàn)段的路床范圍內(nèi)土基含水率為3.6%～19.4%（均值為12.8%），未出現(xiàn)浸水、積水。分析路基承載力（回彈模量）與各指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)：路基承載力（回彈模量）與路基類型（填方路基、挖方路基、半填半填、填挖交界）無明顯關(guān)系，路基承載力（回彈模量）主要受路床土的土質(zhì)類型、含水率、密實(shí)（壓實(shí)度）狀態(tài)影響。沿線路床填料同屬細(xì)粒土質(zhì)砂礫，細(xì)顆粒組成對(duì)土基承載力有一定影響，細(xì)粒含量越高、塑性指數(shù)越大，土基回彈模量的數(shù)值越小。路床土干密度越大、含水率越小，黏土質(zhì)砂礫路床的回彈模量越大，干密度表征路基土的密實(shí)狀態(tài)（壓實(shí)度），黏土質(zhì)砂礫的力學(xué)性能主要受密實(shí)狀態(tài)的影響，干密度對(duì)回彈模量的影響比含水率的影響更為顯著。

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