干濕循環對高等級路基的影響

張永強 鮑國棟

(1.呂梁公路建設有限公司，山西 呂梁 033000; 2.天津振津工程集團有限公司，天津 300000)

隨著我國經濟和社會的快速發展，高等級公路建設得到了前所未有的促進作用。在高等級公路實際建設中，由于趕進度、創效益，響應國家提出的又快又好口號，盲目追求快的發展，而忽視了后續的防護加固工程[1-4]，公路的使用品質大打折扣。水對高等級公路路基的強度和穩定性影響較大，為了從機理上認識并解決路基防護問題，本文以山西離石段高等級路基為研究對象，研究了干濕循環對高等級路基強度等各項性能指標的影響規律。

1 試樣制備及試驗方法

標準路基試樣通過常規三軸制樣器壓實而制，其直徑為39.1 mm，高80 mm。為了減小實驗誤差，試樣分別進行0次，2次，4次，6次干濕循環，循環結束后，精確控制含水率在初始含水率為飽和、14%和7%。其中，試樣的飽和條件為抽氣2 h，進水飽和9 h。另外，試樣的初始干密度分別為1.5 g/cm3，1.55 g/cm3和1.60 g/cm3。滲透試驗采用飽和路基試樣，在 100 kPa，200 kPa，300 kPa每級圍壓下分別施加不同的滲水壓力進行，抗剪強度實驗采用三軸剪切壓縮儀，其剪切速率為0.05 mm/min，進行回彈時的速率為0.20 mm/min。變形試驗采用沉降相對穩定法。

2 試驗結果與分析

2.1 干濕循環條件下高等級路基的滲透性變化規律

圖1為干濕循環次數和滲透系數之間的關系曲線。由圖可知，在100 kPa，200 kPa和300 kPa不同的圍壓下，試樣的滲透系數隨著干濕循環次數的增加而逐漸增大。這主要是由于離石段路基試樣中的土體屬于含鹽量較高的黃土，對環境的影響較為敏感，在干濕循環過程中試樣土體中鹽分容易溶解，導致物理化學結構變化，進而引起試樣密度的減小和孔隙率的增加。相對于100 kPa和200 kPa，當圍壓為300 kPa時，由于土體的固結作用顯著增強，因此滲透系數明顯減小并且隨著干濕循環次數增加，滲透系數增加的幅度減小。

2.2 干濕循環條件下高等級路基的抗剪強度的影響

圖2a)為初始含水率為7%，圍壓為300 kPa的路基試樣在不同干濕循環周期下的應力應變關系曲線。從圖中可以看出，路基試樣由于干濕循環的作用，總體抗剪強度逐漸減弱。尤其表現為，當路基試樣經歷2次干濕循環后，其抗剪強度隨著循環次數增加逐漸趨于穩定。這可能是因為干濕循環破壞了路基試樣本身的抗剪切骨架結構以及可溶鹽的膠體結構[5，6]。隨著循環周期的延長，易溶鹽含量基本穩定，路基試樣的新型結構形成，雖然抗剪切強度較原先降低，但是新型結構穩定耐久性好。

圖2b)是初始含水率為14%，圍壓為300 kPa的路基試樣在不同干濕循環周期下的應力應變關系曲線。對比兩組曲線可見，隨著初始含水率的增加，干濕循環對其強度的影響逐漸減弱。這主要是因為含水率由低開始增高的初級階段對路基的結構影響較大，而后影響慢慢變小。

2.3 恒載作用下的變形試驗

根據試驗數據，得到不同干濕循環狀態，相同荷載作用下的沉降—時間曲線，見圖3。由圖3可知，在干濕循環條件下，路基試樣的沉降深度隨著時間的增加而趨于穩定。兩次干濕循環時，沉降深度最大，隨著干濕循環次數的增加，沉降深度逐漸減小。這與路基在干濕交替時的結構變化有著重要的聯系[7，8]。隨著干濕循環次數的增加，結構趨于穩定。

3 結語

1)滲透系數隨著干濕循環周期的增加明顯增大，圍壓對于滲透系數的影響較大。2)干濕循環對試樣強度的影響與試樣本身的初始含水率有重要關系。隨著循環周期延長，干濕循環對試樣強度的影響減弱。3)在干濕循環條件下，路基試樣的沉降深度隨著時間的增加而趨于穩定。

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