路基黏性土剪切模量與水土特征曲線關(guān)系模型研究

李志勇, 劉文劼，巢萬(wàn)里，鄭祖恩，潘世強(qiáng)

(湖南省交通科學(xué)研究院有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410015)

0 引言

公路路基從填筑開始至運(yùn)營(yíng)期間，大多處于非飽和狀態(tài)，受到大氣降雨、地下水位變化、蒸發(fā)與溫度變化等氣候因素影響，路基中的水分發(fā)生遷移，導(dǎo)致含水率變化[1]。為了客觀評(píng)價(jià)路基長(zhǎng)期服役性能，應(yīng)充分考慮含水率變化對(duì)路基土性質(zhì)的影響。

土水特征曲線(SWCC)被廣泛應(yīng)用于非飽和土物理力學(xué)性能方面的研究，利用SWCC可以直接或間接地通過(guò)估算吸力研究毛細(xì)作用對(duì)土力學(xué)性能的影響[2-4]。另一方面，SWCC又受到土結(jié)構(gòu)[5-6]、應(yīng)力水平和應(yīng)力歷史[7-8]、初始干密度[9]和級(jí)配[10]的影響。公路路基最重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一為回彈模量，當(dāng)不考慮泊松比變化時(shí)，土的回彈模量與剪切模量近似有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。Hertor[11]發(fā)現(xiàn)，剪切模量受到含水率的強(qiáng)烈影響，尤其當(dāng)含水率大于最優(yōu)含水率時(shí)，剪切模量會(huì)隨著含水率的增加而快速下降。鄭曉國(guó)[12]指出當(dāng)含水率介于最優(yōu)含水率至平衡含水率范圍內(nèi)時(shí)，剪切模量與含水率呈現(xiàn)冪函數(shù)關(guān)系，含水率越大，剪切模量越小。謝偉[5]認(rèn)為壓實(shí)土的剪切模量隨著稠度增加而呈先增后減的趨勢(shì)，但峰值剪切模量對(duì)應(yīng)的臨界稠度因黏粒含量而異。

關(guān)于不同類型土的SWCC已開展許多研究，但將SWCC與剪切模量結(jié)合，通過(guò)含水率或基質(zhì)吸力估測(cè)剪切模量的報(bào)道較少，有關(guān)含水率對(duì)路基土模量定量影響的研究仍不充分。為此，本研究結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以某公路路基黏性土為研究對(duì)象，分析壓實(shí)度對(duì)SWCC的影響，獲取相應(yīng)的SWCC模型。……