西宝高速公路路基黄土的压缩变形试验研究

摘 要： 通过对西宝高速公路路基黄土在起始含水率为0.0、8.78、12.17、15.92、17.08、19.96、24.11%条件下的压缩试验研究。得出：在相同的干密度条件下，压缩变形系数随垂直压力增大而增大，且在干密度逐渐减小的情况下，随着压力的增大其压缩变形系数增大得越来越快。在相同的垂直压力作用下，压缩变形系数随干密度增大而减小，在同一压力下，随试样起始含水量的增大其压缩变形系数逐渐增大。

关键词： 西宝高速； 路基黄土； 含水率； 压力； 压缩量

中图分类号： U418 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0068-01

引言

随着公路营运时间的延续和交通量的增长，黄土路基的高等级公路上，已经相继引起路基和路面频发的病害，严重影响公路的营运，制约着公路建设的质量和发展。因此，在黄土地区高等级公路建设中，研究路基、路面病害的防治技术也成为一项急需解决的问题。西宝高速公路连接着陕西两大城市，穿过了典型的关中黄土地区，自从1997年建成通车以来，由于其路基压缩沉降而造成的路面破坏就不断发生，严重影响了它的正常运营。造成黄土地区路基、路面病害的原因是多方面的，如路基施工质量差、排水不畅，地质调查不详，运营管理不规范等等，但主要原因：一是超载、超速车辆较多且车流量较大，加之雨水入渗和冻融等自然因素影响；二是可能在于路基压实方面：由于对筑路的非饱和压实黄土的工程性质缺乏深入研究，设计应用的计算理论和方法有待改进。因此本论文主要就黄土路基中原状黄土在不同含水率条件下进行压缩试验研究。

1试验方法

采用单线法和双线法，环刀土样的增湿采用预湿法；减湿采用烘箱烘干。预压荷载：规范规定施加1kPa作为预压荷载，而实际上1kPa的预压根本不能保证试样与仪器上下各部件之间的良好接触，故本试验采用吊盘(约为7.5kPa)作为预压荷载。压缩稳定标准：采用24小时作为压缩稳定标准。对起始含水率为0.0、8.78、12.17、15.92、17.08、19.96、24.11%，干密度为1.54、1.63、1.72、1.81g/cm3的试样，分别测定各级压力下的压缩变形量。加荷等级为:25、50、 100、 200、400、600、800kPa，加压变形稳定时间为24h。在试验过程中均采取保湿措施。试验后测定试样含水率，结束试验。

2试验结果及分析

压缩变形系数可按下式进行整理：

δy=■ （1）

式中：h■――在某一压力下试样稳定后的高度，mm；

h■――试样初始高度，mm。

压缩变形系数δy在一定含水量条件下其函数关系呈对数函数关系,其拟合方程为δy=A2Ln（P）+B2，其R值大于0.98，拟合度好，可以应用在地基含水量不再增大或能够预测地基中将来最大含水量的两种情况下黄土地基和公路路基沉降量的计算。所以可得：

sy=■[A■Ln（G■+P■）+B■]*H■ （2）

sy=■■[A■Ln（G■+P■）+B■]dh （3）

式中：sy――维条件下土层（H）的压缩变形量，m；

A■、B■――第i层土的压缩变形系数参数。

从图4-4可以看出，压缩变形系数δy在一定压力范围内对压力变化较为敏感。在此压力范围内黄土结构遭到破坏，而新结构尚未形成并发挥主要作用。对于同一含水量的压实黄土随其干密度的增大δy变化较为敏感所对应的压力范围在缩小。例如含水量为24.11%、干密度为1.54g/cm3的试样，δy在0-400kPa压力范围内对压力变化较为敏感；而干密度为1.63g/cm3，δy在0-200kPa压力范围内对压力变化较为敏感。在同一压力下随着试样的增湿δy逐渐增大，从变形后果而言，含水量的增加等效于荷载的增加。对于同一黄土增湿而言，δy是压力和起始含水量的单值函数。

结语

同一干密度压实黄土的压缩变形与起始含水量、压力有关，不是压力的单值函数。饱和压实黄土的总变形是压力的单值函数，其总变形系数与压力的函数关系，结合改进的分层总合法可用于路基最大沉降量的计算。相同干密度条件下，饱和湿陷系数随着起始含水量增大而减小，同一压力下饱和湿陷系数随着干密度增大而减小，同一含水量饱和湿陷系数随着压力增大而增大。对比单线法和双线法研究压实黄土的湿陷系数，分析了其差异产生的原因。对于压缩，在相同的干密度条件下，压缩变形系数随垂直压力增大而增大，且在干密度逐渐减小的情况下，随着压力的增大其压缩变形系数增大得越来越快。在相同的垂直压力作用下，压缩变形系数随干密度增大而减小，在同一压力下，随试样起始含水量的增大其压缩变形系数逐渐增大，压缩变形系数与压力的函数，结合改进的分层总合法可用于路基压缩沉降量的计算。

参考文献：

[1] 吴敏刚.湿陷性黄土高路堤沉降机理及控制方法研究[D].重庆：重庆交通学院，2004.

[2] 李西海.铜川新区黄土湿陷性状的试验研究[D].西安：西安建筑科技大学，2002.

[3] 何春锋，李靖，王巧焕.黄土路基沉降分析及其防治措施[J].路基工程，2005，No.6：P91-93.