宕渣路基压实度及不均匀性影响的模型试验研究

摘 要：通过室内模型试验，模拟宕渣路基不同压实度及存在不均匀松散体条件下对路基路面回弹模量的影响，结果表明路基厚度和压实度对路基回弹模量及力在路基当中的传递影响很大，路基越厚，压实度越大，路基回弹模量越大，不均匀松散体的存在对路面回弹模量的影响很大，不均匀松散体体积越大，回弹模量降低程度越大，本次试验条件下路基回弹模量降低13%，使路面回弹模量降低30.1%。

关键词：宕渣；不均匀；回弹模量；模型试验

引言

浙江省多山的地理特点决定了公路建设当中大量的应用了宕渣（即开采石料及残余石渣废料，工程上定义为经开采并符合路基填筑要求的自然土石混合材料）作为路基填筑材料，宕渣具有来源广、易于开采加工、价格低廉、节省征地等特点[1-3]。

文章通过室内模型试验，模拟宕渣路基不同压实度及存在不均匀松散体条件下对路基路面回弹模量的影响，并且对土基表面的压力变化进行研究。以分析探讨控制宕渣路基施工质量的重要性。

1 试验方案和方法

1.1 试验场地、设备及传感器布置

试验场地设在室内，试验采取1：1的足尺模型开展拟静力模型试验。

选取模型槽中间150cm×400cm的场地作为试验区域。将该试验区域向下挖50cm作为土基表面。

采用承载板法测试回弹模量的方式进行逐级加载，荷载板底面直径30cm，加载范围为0～53kN，利用土基顶面放置的土压力盒测试土基顶面压应力变化。土压力盒为南京葛南实业有限公司生产的VWE-1型土压力计。读数采用南京葛南实业有限公司制造的VW-102A型振弦读数仪。将试验区域分为3块，每块的中心位置分别埋设1个土压力盒，编号分别为土压力盒1、土压力盒2和土压力盒3。

面层采用C20混凝土代替路面水稳层，采用与现场水稳层刚度等效的方法计算出混凝土厚度为20cm，长宽为100cm，在两端设置吊环以使该路面变成一可移动面层，上部放置车辙板模拟沥青面层。

1.2 试验步骤

（1）试验场地开挖完毕后，对土基进行回弹模量测试，测试方法为承载板法。测试2次取平均值作为土基回弹模量参考值。

（2）分3层对路基进行摊铺，每层铺完后均使用小型夯实机对场地进行夯实，对先前分好的3个区域进行不同程度的夯实：每一层摊铺完成后，分别对区域1、区域2和区域3夯实12次、8次和4次，即使3个区域的压实度不同，区域1到区域3压实度逐渐减小。每层夯实完毕后，对3个区域进行回弹模量测试，同时测试土压力盒压力随回弹模量测试加载变化情况。

（3）使用吊车梁分别将面层放置在不同的区域，然后在面层表面进行回弹模量测试，并且记录回弹模量测试过程中土基表面土压力盒读数变化情况。

（4）工况一模拟：在区域2土压力盒正上方的路基顶面挖去30*30*30cm3的路基后重新回填，使该区域的密实度低于周边，即设置一块松散体。先测试区域2路基顶面的回弹模量，然后放置水稳层及面层再测试三个区域的回弹模量，记录回弹模量测试过程中土基表面土压力盒读数变化情况。

（5）工况二模拟：在区域2土压力盒正上方的路基顶面挖去45*45*45cm3的路基后重新回填，使该区域的密实度低于周边。先测试区域2路基顶面的回弹模量，然后放置水稳层及面层再测试三个区域的回弹模量，记录回弹模量测试过程中土基表面土压力盒读数变化情况。

2 试验结果

2.1 路基施工模拟结果

每层路基施工完毕后，对3个区域的回弹模量进行测试，每层路基的回弹模量随着夯实次数的增加而增加，并且路基厚度越大，回弹模量值越大。第一层夯实4次时的路基回弹模量值最小，为21.41MPa，最大为第三层夯实12次，达到41.38MPa。

对在回弹模量测试过程中的不同区域土压力盒读数变化进行记录，根据公式计算得出各个土压力盒在回弹模量测试过程中随着加载的进行土压力盒压力变化。

在每层路基施工完成后的路基顶面土压力盒压力变化都有一个同样的规律，即区域3土基表面压力增长幅度最大，区域2其次，区域1最小，并且第三层完成后，土基表面感应到路基表面传递过来的压力最小，即路基越厚，压实度越大，土基表面感应到路基表面传递过来的压力越小。

2.2 面层施工及不均匀工况模拟结果

将面层加在路基表面3个区域后分别进行回弹模量测试，并且分两次在区域2设置了松散体模拟路基不均匀性，松散体大小分别为30cm3（工况一）和45cm3（工况二），然后分别对区域2的路基路面进行回弹模量测试，测试结果如表1、表2所示。

从表中可以得出，初始情况下在3个区域的面层上进行回弹模量测试，回弹模量和路基回弹模量变化有同样的规律，即路基夯击次数越多，回弹模量越大。

由于在区域2的路基顶面设置了松散体，因此工况一、工况二和初始条件相比，区域2的回弹模量值明显降低，并且区域1和区域3的回弹模量也有一定程度的降低，即松散体对周边区域也有一定程度的影响，该不均匀条件下不均匀体对路基的影响范围大于1.3m。区域2路基回弹模量降低13%，路面回弹模量降低30.1%。

由于是在区域2路基顶面设置的松散体，因此区域2土基表面土压力盒受到压力变化影响最大，而区域1和区域3影响不大。

3 结束语

文章通过室内1：1足尺模型试验，模拟实际工程当中存在的不同压实度路基条件及存在不均匀松散体工况条件，通过回弹模量测试和土基表面压力测试研究压实度和不均匀体对路基路面力学响应的影响，得出结论如下：

（1）路基厚度和压实度对路基回弹模量及力在路基当中的传递影响很大，路基越厚，压实度越大，路基回弹模量越大，土基表面对路基表面的力越不敏感。

（2）不均匀松散体的存在对路面回弹模量的影响很大，不均匀松散体体积越大，回弹模量降低程度越大，本次试验条件下路基回弹模量降低13%，使路面回弹模量降低30.1%。

实际工程当中要控制路基施工条件，尽量减小路基的不均匀性对路面的影响，提高路面使用寿命。

参考文献

[1]毛云龙.基于落球检测技术的宕渣路基均匀性检测研究[J].公路交通科技（应用技术版），2014（7）：96-98.

[2]朱春风.宕渣路基施工质量控制[J].建筑装饰与施工管理，2014（5）：299-301.

[3]佟丽欣.宕渣路堤压实特性的试验研究及数值分析[D].上海交通大学，2008.