路基承載力與路堤穩定性及沉降關系研究

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1 路基承載力與路堤穩定性

1.1 路基承載力確定

確定路基承載力的方式一般有四種方法，其一是原位試驗法，該方法是通過現場直接試驗確定承載力的方法。包括(靜)載荷試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗、旁壓試驗等，其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法;其二是理論公式法，該方法是根據土的抗剪強度指標計算的理論公式確定承載力的方法;其三是規范表格法，該方法是根據室內試驗指標、現場測試指標或野外鑒別指標，通過查規范所列表格得到承載力的方法;其四是當地經驗法，該方法是一種基于地區的使用經驗，進行類比判斷確定承載力的方法，它是一種宏觀輔助方法。而本文對于路基承載力確定，可以根據路基承載力的抗剪強度指標，選擇太沙基承載力計算公式來確定，其計算公式如下:

式中c——土的粘聚力;q——邊載;Nc、Nq、——路基承載力系數;γ——地基土容重;B——路基基底寬度。

1.2 路堤穩定性的分析

(1)陡坡路堤穩定性的分析。路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于1∶2，或在不穩固山坡上時，路基不僅要作穩定性分析，還要分析路堤沿陡坡或不穩定山坡下滑的穩定性。對于其陡坡路堤邊坡穩定性的分析方法有兩方面，其一是當基堤是單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可按直線法。其二是當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體折線段劃分為若干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力E=T-R/K，直到最后一塊的剩余下滑力為零時，由此確定穩定性安全系數K。

(2)浸水路堤的穩定性的分析。受到季節性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等。水通過內在和外在兩個方面對路基邊坡穩定性造成影響。內在是土體含水量增加時，土的抗剪強度會下降而內部剪應力會增加，造成邊坡穩定性降低;而外在在浸水狀況下，水的浮力和水位升降產生的動水壓力也會降低邊坡土體穩定性。需要注意的一點是，浸水路堤除承受自重和行車荷載作用外，還受到水浮力和滲透動水壓力的作用。對于其浸水路堤的穩定性分析方法有三個方面，其一是假想摩擦角法，適當改變填料的內摩擦角，利用非浸水時的常用方法，進行浸水時的路堤穩定性計算;其二是懸浮法，假想用水的浮力作用間接抵消動水壓力對邊坡的影響，即在計算抗滑力矩中，用降低后的內摩擦角反映浮力的影響，而在計算滑動力矩中，不考慮浮力作用，滑動力矩沒有減小，用以抵償動水壓力的不利影響;其三是條分法，將土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計入浸水的浮力和動水壓力作用。

1.3 路基荷載水平

為便于分析路基承載力及路堤穩定性，文中用路基荷載力來表示路基承載力的滿足程度，而所謂的路基荷載力主要是指路基基底壓力與路基承載力間的比值，用下面的公式(2)進行計算:

式中:ξ——路基的基本荷載水平;γ——路堤的填料總容重;H——路堤的實際高度。

綜上所述，當路基的基本荷載水平小于1 時，可以直觀的得出路基承載力的相關設計均符合要求，但是，相反的話，當路基的基本荷載水平大于1 時，當然所得出路基承載力的設計也就均不符合相關要求，這是需要明確注意的一點。

1.4 路基承載力與路堤穩定性之間的基本關系

要分析路基承載力與路堤穩定性之間存在的基本關系，首先需要對其路堤的穩定性進行系統的計算，在計算之前可以直接完全按照符合規范標準的要求進行，也就是我們直接忽略路堤填筑前的基本情況，然后通過設定其質量符合標準要求，最后通過計算分析得出路堤填料物理力學的基本指標以及設計參數的相對應的數據資料。

根據上述所概述的內容，本段這里所利用路基荷載水平與路堤穩定系數表示來表征路基承載力與路堤穩定性之間的基本關系。首先根據得到路堤填料的物理力學指標為依據，再通過分析不同均質土地基上，在不同路堤高度的情況下計算得出路基荷載水平與路堤穩定系數的相關結果數據。最后再通過路基荷載水平與路堤穩定系數的相關結果數據得出在不同的計算條件之下，具體的路基荷載水平與路堤穩定系數的關系。

2 路基承載力與路堤沉降

2.1 路堤沉降計算公式的應用條件

一般情況下，路堤沉降主要由以下兩個部分:路堤本體的沉降變形和地基的沉降變形。地基的沉降包括瞬時沉降Sd、主固結沉降Se 和次固結沉降Ss。在工程實踐中，瞬時沉降往往不單獨計算，而是將主固結沉降乘以修正系數m 來考慮瞬時一沉降及其他因素的影響，即總沉降S 可按下式計算:S=mSe

主固結沉降一般采用分層總和法，根據實測e-p 曲線進行計算，如下式:

式中:——土層在自重應力下的孔隙比;——自重應力與附加應力作用下的孔隙比;△hi——土層厚度。

需要注意的是:e-p 曲線是在側限條件下得出，因此采用上式計算的主固結沉降不包括側向變形。然而在實際的數據面前，一旦地基荷載接近或者超出荷載極限的時候，路基便會出現大面積的側向變形。于此同時，也有相關研究結論表示，當地基抗剪強度不足時，路堤與地基易發生整體側向滑動，表現為地基發生較大的側向變形。雖然式S=mSe 采用修正系數來考慮側向變表形及其他因素對路基總沉降的影響，但有一點必須得明確的是，該式必須在路基基本荷載達標，并且沒有出現任何承載力所引發的工程破壞的條件下進行實測數值。

2.2 路基沉陷與路基承載力

理論上，如果上部荷載超過路基承載力，路基就會發生破壞。路基的破壞形式有多種，路基沉陷就是其中的一種。許多資料表明，路基的沉陷變形是一種普遍存在的現象。有許多區段沉陷較大而且長期繼續發展，成為影響運輸的嚴重問題。路基沉陷的原因很復雜，可能有多種，但筆者認為路基承載力不滿足要求，路基發生局部剪切變形或最后喪失極陷平衡的整體滑坍也是其中之一。

3 結束語

綜上所述，用圓弧法來分析路堤穩定性并不安全，即便在路基承載力不符合要求的情形下依舊能得出路基穩定的結論，所以在路基設計時需要進一步對路基的承載力進行驗算。此外，路基承載力符合設計要求的基礎前提是選用現有沉降設計的理論計算出路基沉降變形，同時引起路基沉陷的主要原因也包括路基承載力不滿足設計要求。

［1］劉怡林.公路路基地基承載特性及破壞模式［J］.地下空間與工程學報，2010(1):84-89.

［2］趙九齋.連云港軟土路基沉降研究［J］.巖土工程學報，2000(6):643-649.