论土基回弹模量变化对路面设计的影响

【摘 要】土基回弹模量是路面设计的主要参数之一，是影响路面结构厚度的敏感参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的土基回弹模量值，关系到路面机构的安全性和经济型。

【关键词】土基回弹模量；路面设计

土基回弹模量是一个关于土的类型、含水量、压实度以及测定方法的复杂函数,由于我国路面设计方法中采用的土基强度设计值是在最不利季节下测得的回弹模量值,它并没有考虑一年中各种实际情况变化对土基强度的影响,从这个意义上来说，根据土基回弹模量变化进行路面设计具有着重要意义。

1 土基回弹模量与路面设计

土基回弹模量是路面设计的主要参数之一，且影响路面结构厚度的敏感参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的土基回弹模量值，关系到路面机构的安全性和经济型。影响土基回弹模量的因素很多，主要有：土质、压实度、含水量、试验方法、加荷方式等。固定土质种类的情况下，土基回弹模量值随着含水量和密度的变化而变化，特别是含水量对回弹模量的影响最大。有关资料显示，保持干密度不便，仅含水量增加1%（绝对值）可使土基回弹模量价格低8%―18%，平均降低11%.如考虑含水量增加常使干密度减小，则含水量增加1%使回弹模量降低的百分率还要大于11%.因此，通过现场测试不同压实度和含水量条件下的土回弹模型、土基回弹弯沉，分析压实度和含水量对土基回弹模量的影响，找出基回弹模量与土基回弹弯沉之间的关系，并回归其相关关系式，为设计取用合适的土基回弹模量值提供可靠的参考是很有必要的。

路基土的控制路基一般是用自然土修筑的，在路基填筑之前应对自然土进行试验分析，确定其物理力学性质，测定其最佳含水量及最大干容重，以便指导路基施工及对路基填筑成品的检测，从有关试验结果分析：土质颗粒越细，其相应的回弹模量越低，而砂性土回弹模量比较高。这就是通常所说的砂性土是良好的筑路材料。施工选择取土场时，我们通过选择塑性指标较小的土来填筑路基。

2 含水量所造成的土基回弹模量变化对路面设计的影响

碾压需要克服土颗粒问的内摩阻力和粘结力，才能使土颗粒产生位移并相互靠近。土的内摩阻力和粘结力随着密实度的增加而增加，土的含水量小时，土颗粒间的内摩阻力大，压实到一定程度后，某一压实功不能克服土颗粒间的抗力，压实所得的干密度小。当含水量增加时，水在土颗粒间起作用，使土的内摩阻力减小，因此，同样的压实功可得到较大的干密度。在此过程中，单位土体积中空气的体积逐渐减小，而固体体积和水的体积逐渐增加，当土的含水量达到某一限度后，虽然内摩阻力还在减小，但单位土体中空气的体积已压缩到最小限度，而水的体积不断增加，由于水不可压缩，因此在同一压实功下，土的干密度反而逐渐减小，只有在某一含水量下才能压实到最大干密度，这个含水量称为最佳含水量。含水量作为土基压实的关键因素之一，处于不同含水量的填料具有不同的工程性质，含水量过高或过低都会影响施工质量和土基的长期稳定性。土的压实效果同压实时士的含水量有密切关系。在最佳含水量条件下，采用一定的压实功能达到最大的密实度，获得最经济的压实效果。我国《公路路基施工技术规范》(JTJ 033―95)中规定，凡是适合填筑路基的土，均以压实度作为控制标准，在路基验收时，对路基土压实时的含水量并没提出要求，而是认为土基压实的最终目的是要求其路床顶面检验时的土基整体强度一回弹模量或弯沉值达到铺筑路面垫层或底基层的要求，因而忽了土基压实时的含水量对土基长期稳定性的影响。土的最佳含水量是一个相对值，某一种土的最佳含水量和最大干密度不是固定不变的，它随压实功而变。

3 土质因素所造成的土基回弹模量变化对路面设计的影响

土质对土体压实效果的影响也很大。粒径较大的中粗粒土比表而积小，颗粒之间的粘结力弱，易于在外力作用下产生位移而容易压实；粉土、粘土颗粒小，比表而积大，颗粒问薄膜水互相吸附作用较强，自由水捧出困难，压实阻力大而难于压实，wo较高，风较低；砂土因其颗粒较大，呈松散状，水分易于散失，所以‰的概念对其没有多大的实际意义，但没有足够的含水量，砂土的压实也是比较困难的。在实际施工之中，应针对不同土质取土样进行试验分析，在各取土场采集具有代表性的土样，进行标准的击实试验，以求得用于填筑各施工段的各类土的最佳含水量(Wo)和最大干容重(风)，作为控制各施工段土基施工压实的基准数据。从颗粒的形状看，接近立方体、棱柱体的易于压实；薄片、长条多的难压。颗粒表面有一定粗糙度的虽然阻抗力要大些，但在碾压过程中产生位移后能稳定在新的位置，而表而光滑接近圆形的颗粒虽易于移动，但不易稳定，常难以压实。而土粒级配是否良好，决定了土能否被压实到较理想密度，级配良好的土，可以用较少的压实功压到要求的密实度，级配差或根本不含级配的土，尽投入相当大的压实功，仍会留下很大的空隙。因此在填料选择时应优先选用天然级配较好的中、粗粒土，砂性土，尽量避免使用粉土、粘土，光滑无棱又颗粒均匀的砂等难于压实的材料。

4 轻重型击实标准所造成的土基回弹模量变化对路面设计的影响

土的最佳含水量和最大干密度随压实功能变化的试验曲线表明：土的最佳含水量随压实功能的增加而减小，而最大干密度则随压实功能的增加而增大，当含水量一定时，压实度越大，干密度越高。现行规范将土基干湿类型的划分由原公路柔性路面规范平均相对含水量M为平均稠度wc。原规范土基分界相对含水量K建议值的液限w，为76 g平衡锥测定，属轻型击实标准：而稠度嵋建议值的液限w，为100 g平衡锥测定，属重型击实标准。同时为了保证路面质量，避免路面早期破坏，所以要分析轻重型击实标准的关系，这样才会确定出合理的压实度和土基回弹模量值。

5 结语

土基回弹模量并不是一尘不变的，而是随着时间以及气候条件不断产生变化。首先，土基回弹模量随季节的变化规律。在铺筑路面后和公路运行中，在汽车荷载、降雨、气候等条件的影响，土基含水量上升，压实度降低，土基的强度会越来越低，表征强度的主要指标

一回弹模量就会降低。所以，在路面设计中若仍将最不利季节的回弹模量值作为土基强度的设计取值，就不能反映路基土真实的工作状态，造成路面整体结构过早的发生破坏，因此需要考虑土基回弹模量随季节含水量的变化规律。其次，回弹模量运营后其值有所变化。笔者对陕西、陇东和陇西地区二级路的老公路进行了大规模的勘察，以下是用老路基勘察所测的室内回弹模量计算的土基回弹模量Eo，计算出每个测点的平均含水量和干密度。从测算值中发现，随着老路基含水量的增大，干密度降低，土基回弹模量也降低。测点4比测点1的含水量增大了60．1％，土基回弹模量降低了21．1％；虽然测点2的含水量也很大，但是由于其干密度较大，所以测点2虽然比测点l的含水量增大了59．5％，土基回弹模量仅仅降低了14．0％。新建路面的土基回弹模量都较高，满足设计要求，路基土含水量并不高。铺筑路面后和公路运行过程中，在不利季节很多地方土基含水量上升到塑限以上或较高水平，达到潮湿状态，同时压实度下降。含水量上升使得回弹模量Eo降低，而压实度下降促进了含水量的变化，使土基整体稳定性下降。因此，如何减少含水量的增加，保证压实度不下降，土基稳定性提高，是一个提高道路使用寿命很不错的措施。

因此，对土基弹模量变化进行研究具有重要意义，因为它能够使在路面设计中作出正确的决策，并最终产生经济效益。

参考文献：

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