公路膨脹土路基變形預測與控制方法

邱 曉 沛

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

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公路膨脹土路基變形預測與控制方法

邱 曉 沛

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

介紹了膨脹土路基濕脹變形計算的方法，分析了膨脹土路基自身平衡含水率的預估方式，提出了膨脹土路基剛度補償設計的措施，從而避免路基變形破壞現象的發生。

路基，膨脹土，變形計算，含水率，剛度

在實踐工作開展過程中，為了有效的控制膨脹土路的路基變形狀況與問題，在相關工作開展過程中主要就是應用石灰以及水泥等方式降低膨脹土的脹縮性，但是在實踐中其膨脹土與石灰無法拌合均勻，在整體上來說其施工造價相對較高。對此在近年來的發展中在公路工程開展中主要就是通過直接利用膨脹土填筑路基的方式開展施工作業，其中最為關鍵的就是對其相關變形計算以及控制的理論和方式等進行優化完善。

1 膨脹土路基濕脹變形計算與控制

1.1 膨脹土路基自身的變形計算方式探究

膨脹土路基在實踐中主要就是對其分層壓實成形操作，在其壓實作業施工中，通過設計的模式對其初始含水率以及干密度進行確定，其相關膨脹土的填筑層主要的影響因素就是受到其土層自重、路面自重以及其行車的荷載等相關因素影響，對此在實踐中基于確定層位來說，其上覆壓力是可以明確的。其具體的計算公式為：

基于膨脹土自身的濕脹特征可以了解，其在發生轉變的過程中會產生膨脹土路基的隆脹變形的問題。當膨脹土的初始含水率、密度以及路基設計的相關高度在特定的狀況之下，其相關計算參數可以通過無荷膨脹率實驗、有荷膨脹率實驗以及膨脹力相關試驗獲得，其膨脹土路基的實際平衡含水率在現場的實際調查以及相關數值的模擬估算過程中可以獲得。

其中較為關鍵的問題就是，在路堤邊坡的3 m左右的水平距離之內，其是干濕循環的重點影響區域。在這個階段中，其實際的含水率主要就是基于晴雨季節的影響，在不同的季節中會產生不同程度的脹縮變形狀況。要想有效的避免其出現不均勻膨脹土路堤變形問題，在實踐中則可以通過采用膨脹土填芯操作、非膨脹土填料包邊等方式避免其因為干濕循環導致的周期變化以及膨脹土路基產生的相關非均勻變形。

1.2 膨脹土路基自身的平衡含水率的預估方式

平衡含水率就是在其具體的濕熱環境的影響之下其膨脹土邊坡內部因為不同環境以及雨水狀況影響導致的相對穩定的含水率。其中膨脹土邊坡的實際干濕循環關鍵影響位置中的天然含水率與區膨脹土在實際的氣候條件下的相關平衡含水率相近似。膨脹土路基平衡含水率數值模擬計算結果見表1。

表1 膨脹土路基平衡含水率數值模擬計算結果

通過對膨脹土路基的實際調查與分析，以及相關數值模擬的分析可以了解在南方濕熱的氣候影響之下，實際的膨脹土路基的相關含水率呈現緩慢的上升趨勢，平衡含水率與膨脹土的塑限較為接近。對此，在實踐中可以將塑限作為其膨脹土路基的最終含水率。

2 膨脹土路基剛度補償設計方法

在實踐中，如果基于其最大承載力作為實際的工作目標開展相關膨脹土的路基壓實操作，膨脹土的實際填料雖然可以有效的滿足路基的實際承載強度的各種需求，但是因為路基頂面的回彈模型量相對較低，無法滿足路面對于其路基的實際需求，對此在實踐中可以通過膨脹土路基的剛度對其進行補償操作。這里所說的路基剛度補償就是基于膨脹土填筑的相關土基頂面中，通過應用具有一定壓實性能,且壓實之后的回彈模量相對較高又具有一定的水穩性能的非膨脹土對其填料操作，在實踐中可以通過各種碎石土等類別的材質進行上覆層的填筑。這樣可以提升路基頂面的實際回彈模量。

在實踐中，對膨脹土路基進行剛度補償層鋪筑操作，并經其看做為雙層彈性體系。在實踐中將其實際的剛度補償層中的回彈模量通過E1對其進行表示，h表示其厚度，將其通過膨脹土進行填筑的土基頂面的相關回彈模量通過E2對其進行表示，在剛性承載板自身的垂直荷載等相關作用之下，通過雙層彈性理論對其進行操作，進而獲得其垂直變形的數據，并且通過L對其進行表示。

同時，在實踐中將其鋪設的剛度補償層的相關膨脹土路基作為其彈性的半空間，將其頂面的回彈模量通過E0對其進行表示，在實踐中基于剛性承載板自身的垂直荷載作用想象之下，可以通過彈性半空間理論對其表面的垂直位移進行計算并且獲得相關數據。

3 結語

1)在其氣候環境呈現濕熱的狀態時候，基于其最大密度為主要目標設計的膨脹土路基的相關施工中對于含水率的控制普遍較低，在其運營工作開展中其含水率會呈現升高的趨勢，進而就會導致膨脹變形，實際的密度、剛度以及其自身的承載力等相關因素的下降，繼而致使路基出現變形破壞的狀況。

2)通過膨脹力以及有荷膨脹試驗模式的開展，在實踐中可以在不同的上覆壓力、不同初始含水率的實際膨脹土膨脹狀況通過雙曲線函數的方式對其進行表示，此種數學模式相對較為簡單，在工程應用中開展較為容易。

3)相對傳統的方式來說，在實踐中通過最大加載承載的方式對其實際的路基施工的含水量進行控制，其在浸水后的實際的承載力最大，其濕脹變形則相對較小，整體的水穩性相對較好，是一種較為有效的控制含水率的設計模式與手段。

4)要想有效的保障膨脹土路基的自身剛度，在實踐中可以應用路基剛度補償的方式開展工作，也就是在實踐中在其膨脹土路及頂部進行剛度以及厚度非膨脹性填料的鋪設，進而提升其整體的剛度要求。

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On roadbed deformation prediction of road expansive soil and its controlling methods

Qiu Xiaopei

(ShanxiNo.2RoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Linfen041000,China)

The paper introduces the methods for the deformation calculation of the swelling of the expansive soil roadbed, analyzes the pre-estimation means for the water content of the self-balance of the expansive soil roadbed, and points out the measures for the stiffness compensation design of the expansive soil roadbed, so as to avoid the damages by the roadbed deformation.

roadbed, expansive soil, deformation calculation, water content, stiffness

1009-6825(2017)14-0152-02

2017-03-10

邱曉沛(1987- )，男

U416.1

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