淺談土基的力學強度特征

李春鳳

(牡丹江市公路管理站)

1 路基受力狀況

路基承受著路基自重力和汽車輪載兩種荷載。在路基上部靠近路面結構的一定深度范圍內，路基土主要承受車輛荷載的影響。正確的設計應使得路基所受的力在路基彈性限度范圍內，而當車輛駛過后，路基能恢復原狀，以保證路基相對穩定，路面不致引起破壞。

路基土在車輪荷載作用下所引起的垂直應力，可以用近似式(1)計算。計算時，假定車輪荷載為一圓形均布垂直荷載，路基為一彈性均質半空間體(圖1)，則

式中：P為側輪軸荷載，kN;K為系數，一般取K=0．5;z為荷載中心下應力作用點的深度，m。

路基土本身自重力在路基內深度為Z處所引起的垂直壓應力σB按式(2)計算

式中：γ為土的重度，kN/m3;Z為應力作用點深度，m。

雖然路面結構材料重度比路基土的重度略大，但是結構層的厚度相對于路基某一深度而言，這個差別可以忽略，仍可近似視作為均質土體。

路基內任一點處的垂直應力包括由車輪荷載引起的和由土基自重力引起的，兩者的共同作用，如圖1所示。

圖1 土基中應力分布圖

2 路基工作區

在路基某一深度處，當車輪荷載引起的垂直應力σz與路基土自重力引起的垂直應力σB相比所占比例很小，僅為1/10～1/5時，該深度Za范圍內的路基稱為路基工作區。在工作區范圍內的路基，對于支承路面結構和車輪荷載影響較大，在工作區范圍以外的路基，影響逐漸減少。確定路基工作區深度Za，即

從而得到

式中：n為系數，取n=5～10;Za為路基工作區深度，m。

其他符號含義同前式。

由式(3)可見，路基工作區隨車輪荷載的加大而加深。表1列出了各種型號的汽車對應的路基工作區深度。

表1 路基工作區深度表

路基工作區內，土基的強度和穩定性對保證路面結構的強度和穩定性極為重要，對工作區深度范圍內的土質選擇，路基的壓實度應提出較高的要求。

當工作區深度大于路基填土高度時，見圖2，行車荷載作用不僅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土層，因此，天然地基上部土層和路堤應同時滿足工作區的要求，均應充分壓實。

圖2 工作區深度和路基高度