路基填料選擇的理論研究

摘 要：高速鐵路以及高等級公路的路基沉降要求嚴格，能否合理控制其沉降量是道路施工技術中非常關鍵的環節，為了能更好地控制路基的沉降量，采用分形理論對路基填料的加入量進行研究。通過建立和推導得到了填料加入量公式，通過與實際工程的對比驗證了該方法的有效性。

關鍵詞：分形 路基 沉降量 填料

中圖分類號：U416文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0125-01

分形幾何學產生于20世紀70年代末80年代初，是一種研究非規則幾何形狀圖形的科學。在自然界中存在大量的非規則幾何形狀的事物，在古老的幾何維數中進行研究很難對其進行正確分析，分形是對一種具有自相似性的事物進行研究，這個事物在不斷放大的過程中具有相同的構造，事物可以被分成若干份，每一份都可以都是整體事物的一個縮小尺寸的復制品。我們研究的路基也具有這種特征，巖土材料是具有三相或四相（非飽和）的事物，其在不斷放大過程中其內部結構構造具有相似性，所以可以采用分形幾何的方法對其進行研究。

本文的研究思路是在分布分維數的基礎上對路基進行分維，不同土體其分維數是不同的，也就是說不同的分維數對應著不同結構構造的土體，通過在原路基中加入不同的填料組配成新路基，對新路基采用同樣的方法進行分析，可以得到新路基的分布分維數，建立起分布分維數與結構尺寸的關系，這樣就可以通過分形幾何的方法研究路基的結構尺寸，也就可以研究路基的沉降量。

1 路基土體的分維研究

路基作為分形研究的對象其分維的研究分維平面的分維研究和空間的分維研究。平面的分維研究一般采用具有染色的凝膠材料在土體中滲透，凝固后采用土壤切片技術，在高倍顯微鏡下成像，之后再對圖片進行處理，這樣就可以對土顆粒或者孔隙率進行統計分析，得到相應的分布分維數。空間的分維研究一般采用壓汞的技術進行研究，即對一定土體在有一定壓力的金屬汞的作用下，使得金屬汞占據全部的土體孔隙，在計算土體的分布分維數。

本文采用平面的分維研究，并針對土體的孔隙率進行研究。實驗土體的取樣情況如表1所示。

根據上述實驗研究可以知道，不同的填料加入量，會得到不同的土體分維數，即在加入量不同的時候得到的路基填料是不一樣的，而這種不一樣會通過路基填料的分維數體現出來。更具路基填料的篩分析實驗，我們可以得到不同粒徑的分計篩余，并能計算出相應的累積篩余和通過率，當我們加入不用粒徑的填料時，其篩分析實驗的級配曲線將發生變化，而級配曲線對于沉降有至關重要的影響，當加入的填料材料是單粒徑的，則這個尺寸的填料將填充大于該粒徑的原路基的孔隙中，當這種填料把大于其粒徑的孔隙全部填充，則對于這種路基填料來講就達到了最好的效果，當然我們還可以選擇不同的粒徑填料來填充其他粒徑的孔隙，這樣引導我們可以采用集中填料進行組配。一般高速鐵路路基要求研究，大部分都采用了A、B料來改良原路基土，而加入A、B料的量則可以根據上述方法進行確定。

通過該公式可以計算得到對于單粒徑填料的摻入量，對于某實際工程進行了該公式的驗證，效果是理想的。

當然我們也可以按照此種方法對加入多種粒徑填料的參加量進行分析研究，也能得到相應的計算公式，現有篇幅，這里不再研究。

3 結語

通過的路基及其填料分布分維數的研究，通過實驗得到了不同土體的分布分維數，計算得到了單粒徑填料的摻入量，并給出了多粒徑填料摻入量的研究方法，通過與實際工程的對比驗證了該理論的正確性。

由于分維的研究要采用相應的精密實驗設備，所以該方法還存在缺點，今后要在獲得分布分維數的實驗方法上下功夫，想辦法使得分維數的獲得更加簡單。

參考文獻

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