高填方路基沉降变形规律研究

摘要：目前，我国公路在使用过程中常会出现不同程度的变形现象，影响了公路使用性能的正常发挥。特别是对于西部山区的高等级公路而言，形成高填方路堤的数量更多。基于此，本文主要对高填方路基沉降变形规律进行了探讨。

Abstract: At present, there are different degrees of deformation in China's road, which influences normal exertion of road service efficiency. For high-grade highway in western mountain areas, the quantity of forming high-filled embankment is even more. On this basis, the settlement deformation rule of high fill subgrade was discussed in this paper.

关键词：高填方路基；沉降变形规律；计算分析

Key words: high fill subgrade；settlement deformation rule；calculation and analysis

中图分类号：U416.1文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）24-0078-01

1计算模型

设计计算模型时需要结合山区的实际情况，对高速公路路堤具体分析后才能找出具体的计算方式。此次主要是平坦地基路堤、斜坡地基路堤、折线性地基路堤3种典型路堤结构为原型，对各种地基条件下路堤的工后沉降变化规律详细分析。从山区路堤填料以及地基土体的相关特点看，对数值分析模型构建过程中，地基土体分成2层，路堤都根据统一压实度选择相同的土性指标实施计算分析。

2土体本构模型

计算采用通用的理想弹塑性本构模型以及在土力学中使用比较广泛的Mohr-Coulomb破坏准则进行计算分析。Mohr-Coulomb准则用平面状态下的主应力可以表示成:

式中: I1为应力张量第一不变量；J2为应力偏量第二不变量；θσ为Lode角。

3不同地基上路基的沉降变形规律

3.1 平坦地基计算时地基的厚度为10m，地基上层厚度为3m，下层厚度为7m计算，路堤高度15m。路基根据3阶段分级填筑，每级路堤厚度在5m，每级的填筑速率都以0.2m/d完成，第1阶段填筑结束固结30d，第2阶段填筑结束后固结50d再实施第3阶段的填筑，第3阶段填筑完成后再固结近650d。计算分析结果见图1、图2。

路堤底部中心点在时间变化下出现的沉降变形关系，如图1。对每一级的加载处理时，路堤中心底部都会出现大幅度的沉降。当路基填筑结束之后，路基则达到工后固结沉降期，而竣工后的初始时期沉降变化较快。但在后期的半年时间里，沉降的发展速度则相对变慢且趋于稳定。

图2中坡脚的沉降-时间曲线说明，各级路堤填筑阶段的坡角点会向外被挤出，主要依据为其竖向沉降瞬时为正，在各级路堤填筑结束后固结时间标准里。受到固结效果的影响，坡角点处正位移不断减小而形成负位移，此变化的服务会随着路堤填筑高度的变大而变小。

3.2 斜坡地基结合20m的高路堤，路堤全宽达24m完成计算，地基斜坡坡度在1∶3。对斜坡不挖台阶、挖台阶的沉降变形状态实施分类计算处理。挖台阶路基的台阶根据宽3m、高1m计。

从最后得到的数据显示，路堤沉降变形主要集中为平坦地基出现异常等状况。路堤靠近斜坡的位置是沉降变形的最大值，从路堤内侧边缘到外侧沉降变形沿着非线性的方式不断变大。研究斜坡路基的沉降变形时，对路基水平方向的变形加以关注是很重要的，经过最后的计算得出路基的水平位移和路基沉降量之间关系紧密。

中部是斜坡地基路堤水平位移最大的，同时受到其它因素的影响而使得位移值逐渐变化。地基土体同样有水平位移的变化，最大位移值的发生部位均处于路堤中部。根据实际测量得到的位移数据看，不挖台阶和挖台阶的路基之间有着相同点，而因未挖台阶地基由于抗滑力偏小，使得不同位置间的水平位移偏大。

3.3 折线地基此次研究过程中，参照的对象为20m路基实施计算，路堤宽度在24m，折线地基上部坡度1∶2，高度14m，地基下部斜坡坡度1∶5，地基土类和上述地基情况一样。集合相关的路基施工标准，仅仅是针对坡度超过1∶5的地基斜坡挖台阶处理，因而只是对上部斜坡挖台阶，台阶宽2m，高1m。

从最后得到的数据显示，折线地基的沉降变形于斜坡地基之间存在一定的相似性。本路堤最大沉降量在47.2cm，工后沉降19.2 cm，而斜坡路堤的高度与其相同，最大沉降量却上升26.2%，工后沉降上升51.2%。而路堤上部是出现沉降变形的主要地段，折线型地基使得路堤的填筑厚度变大，这些都是造成总沉降量以及工后沉降加重的因素。

4小结

对各种地基条件下高填方路基沉降变形规律深入分析，能及时掌握导致路基变形的具体因素。这不仅给施工作业安排提供了依据，还能显著保证公路结构的科学性。

参考文献：

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