軟土路基上路堤的穩定性分析

肖 潼

(貴州省交通建設咨詢監理有限公司銅仁分公司)

1 軟土路堤穩定性分析

(1)固結有效應力法

地基軟土因排水固結作用，強度相應得到提高，但按照國結理論的概念，外荷載是假定瞬時施加的，事實上路堤填土是按照一定的施工速率逐漸填筑的。固結有效應力法考慮了軟基路堤施工的這種實際情況。在強度很差的軟基上修筑高路堤時，按照固結有效應力法對采取分期加載方法逐漸使地基強度固結提高后的安全系數進行驗算，以保證路堤填筑過程中的穩定性要求。

固結有效應力法是在圓弧滑動面條分法的基礎上進行的。圖1 表示固結有效應力法檢算軟土地基上路堤穩定性情況。

圖1 安全系數計算圖示

穩定系數k 用下式計算

式中:cqi，φqi為地基土或路堤填料快剪試驗測得的內聚力和內摩擦角;φqi為地基土固結快剪試驗測得的內摩擦角;Ui為地基平均固結度。

(2)總強度法

用總強度法進行穩定分析時，采用的抗剪強度是以原位測試資料(十字板抗剪強度)，借用固結有效應力法計算地基強度隨著固結增加的思想，采用強度增長系數計算固結過程中強度的增量，計算公式為

式中:Sui為換算十字板強度或直接由十字板試驗得到的抗剪強度;mi為地基土層強度增長系數，按表1 取值。

穩定系數計算時，除按式(2)計算外，還需根據不同情況及獲得的不同設計參數，采用不同的計算式。

穩定系數的計算中，考慮軟土強度因排水固結而增長以及強度隨著深度變化的規律時，計算見式為

表1 地基土層強度增長系數

式中:TI為地基分條重力在滑弧上的下滑力;TII為荷載分條在滑弧上的下滑力;L 為分條的弧長;h 為分條切入地基中深度;S0為軟土地基天然強度的地面截距;λ 為軟土地基天然強度隨深度變化率。

2 軟土地基上路堤的臨界高度

在天然軟土地基上，用通常速度施工，修筑一般斷面的路堤所能填筑的最大高度，稱為臨界高度，以表示。軟土地區地下水位高，若采用路塹形式，則塹坡穩定、基床處理等的費用會很大，且施工、運營養護也困難，故應避免。有條件時，路堤高度控制在設計臨界高度以內可使地基加固處理大為減少。

臨界高度的大小取決于軟土的性質和成層情況，軟土表層硬殼的厚度與性質、填料的情況等，臨界高度僅作設計施工的參考依據。近似令φu=0 進行估算，計算式為

式中:Cu為地基軟土的不排水抗剪強度;γ 為填土的重度。

3 軟土地基沉降控制

軟土地基沉降量計算時，其壓縮層厚度應按附加應力等于0.1 倍自重應力確定。軟土地基的總沉降量S 可按瞬時沉降(Sd)與主同結沉降(Sc)之和計算。對泥炭土、富含有機質黏土或高塑性黏土地層，可根據情況考慮次固結沉降(Ss)。

路基的工后沉降量及沉降速率應符合表2 的要求。

表2 公路路基容許工后沉降