路基承載力試驗與應用研究

摘要：為了研究路基承載力，對試驗路段進行了開槽、取樣，以及路基承載力的系列試驗。試驗結果表明：細粒含量越高、塑性指數越大，土基回彈模量的數值越小；隨著含水率上升，黏土質砂礫路床的回彈模量呈下降趨勢；隨著干密度的上升，黏土質砂礫路床的回彈模量呈上升趨勢；隨著細顆粒（黏粒）的增大，黏土質砂礫路床的含水率呈上升趨勢。

關鍵詞：回彈模量塑性指數干密度含水率

ResearchonTestandApplicationofRoadbedBearingCapacity

YANGMengjia1SHIXianzhen2SUNTingting3*LINShufeng4

SHIYanwen5

1.CCCCSecondHighwayConsultantCo.Ltd.，Wuhan，HubeiProvince，430052China;2.JiangsuHengyiGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.，Ltd.，Nantong，JiangsuProvince，216002China;3.SchoolofRoad，BridgeandPortandNavigationEngineering，NanjingVocationalInstituteofTransportTechnology，Nanjing，JiangsuProvince，211188China;4.MunicipalFacilitiesManagementCenterofGuangzhouDevelopmentZone，Guangzhou，GuangdongProvince，510700China;5.JiangsuJinpuEngineeringCoHIvsIr7age9ojUDbAMs04lGk952fdJfZJMsZdGpFSWI=nsultingCo.，Ltd.，Xuzhou，JiangsuProvince，221000China

Abstract：Inordertostudythebearingcapacityoftheroadbed，aseriesoftestsareconductedonthehetestsection，includingslotting，sampling，andsubgradebearingcapacity.Theexperimentalresultsshowthatthehigherthefineparticlecontentandthehighertheplasticityindex，thesmallerthenumericalvalueofthereboundmodulusofthesoilfoundation;Asthemoisturecontentincreases，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsadecreasingtrend;Withtheincreaseofdrydensity，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend;Asthefineparticles（clayparticles）increase，themoisturecontentoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend.

KeyWords：Reboundmodulus;Plasticityindex;Drydensity;Moisturecontent

黨的十八大以來，我國公路建設發展取得歷史性成就，公路總里程達到535萬km，其中，高速公路通車里程17.7萬km，居世界第一。對于公路工程中的路基路面來說，各類集料的含水率對其回彈模量、承壓比、劈裂強度和無側限抗壓強度有一定關系。諸多學者進行了系列研究，有學者采用三軸試驗的方法，分析了土石混合填料的抗剪強度、彈性模量與填料含水率之間的關系，研究結果表明填料抗剪強度隨著含水率先增大后減小，路基失效概率與含水率變異系數成正相關性[1]。有學者以在建地鐵車輛段路基填土為例，進行了系列土工試驗，確定了填料配合比、最大干密度與承載比之間的關系。研究表明，控制填料中的磚含量能使得回填料有足夠的強度，可以滿足工程使用要求[2]。有學者選擇了6種不同的摻灰比對黏土進行概率，通過系列試驗確定了最佳摻灰率范圍。摻灰率較小時，隨著含水率的變化，改良土的密度變化大，當大于最佳摻灰率時，隨著含水率的變化，改良土的密度變化較慢[3]。綜上所述，學者主要通過試驗的方法對各類集料進行系列研究，得出了含水率對其他幾類力學參數的影響。基于此，本文通過對施工現場的路段進行路基承載力測試，得出試驗路段的土質類型、路床頂面回彈模量、液塑限、顆粒成分分析、風干含水率等指標參數對其影響，為路基路面檢測和施工提供借鑒和參考。

1試驗原理

路基濕度狀態無損檢測技術，采用探地雷達（GroundPenetratingRadar，GPR）和電容耦合電阻率法（CapacitivelyCoupledResistivity，CCR）聯合測試，其技術原理為：先利用探地雷達獲取路面和路床結構層雷達圖譜，再利用電阻率法獲取路基整體結構的電阻率圖譜，結合電阻率-含水率參數模型，聯合反演分析兩類圖譜，識別獲得路基濕度分布[3-4]。通過對探地雷達數據進行分析，定性識別路面結構，然后依據寬角反射折射法計算路面結構的電磁波傳播平均速度，并將此速度應用于固定天線間距反射法中計算路面結構整體厚度和含水率；對電容耦合電阻率法采集數據進行預處理，將探地雷達探測獲得的路面厚度以及含水率信息作為電容耦合電阻率法反演的重要約束條件，計算公路整體電阻率分布；利用電阻率-含水率關系模型將路基土體電阻率轉換成含水率，從而獲得路基含水率分布[5]。

課題組對依托工程的K60+700～K62+700、K70+800～K68+800段，2個代表性路段累計約4000m進行GPR、CCR路基濕度（含水率）聯合檢測，并結合開槽進行了比對驗證。

2試驗結果

2.1含水率測試結果

2.1.1軟土地基段填方路基

本路段路床含水率變化范圍在11.7%～19.4%，平均含水率約為16.7%，本段路基分布于軟土地基路段，路基填土為黏土質砂，黏粒成分較高，由于該段處于河谷低洼地段，軟土地基濕度較大，黏粒成分保水性較強，路堤過低容易引起路床濕度增大，因此本段路床范圍內路基土含水率總體較高，其中，偏濕路基多處于填土路堤高度較小的路段。

2.1.2低填淺挖段路基、填方路基

該路段路床含水率變化范圍在3.6%～14.9%，平均含水率約為8.9%，此段處于丘陵山頂挖方段，可見基巖出露。本段路基分布于山前平原與丘陵過渡地帶，路基填土為黏土質粗砂，黏粒成分較低，路基排水通暢，總體上本段路床范圍內路基土含水率總體較低，局部低填淺挖路段略高。

2.2指標相關性分析

為深入分析沿線路基的結構和材料性能，開槽現場測試及取樣測試獲得指標參數（包括土質類型、路床頂面回彈模量、液塑限、顆粒成分分析、風干含水率等），并分析路基承載力（回彈模量）與各指標的相關關系如下。

2.2.1路基承載力（回彈模量）與土性參數

沿線路基的路床土填料多為黏土質砂SC、黏土質礫GC，顆粒最大粒徑多保持在5mm以內，細粒土含量為11.5%～31.5%，土基回彈模量測試多數在22～42MPa。分析土基回彈模量與細顆粒成分的關系，圖1、圖2分別為土基回彈模量與填料細顆粒含量的關系曲線、土基回彈模量與填料塑性指數的關系曲線，細粒含量越高、塑性指數越大，土基回彈模量的數值越小，因為這幾類土基同屬細粒土質砂礫，土基承載力受細顆粒組成有一定影響。

2.2.2路基承載力（回彈模量）與土基含水率

沿線路基的路床土填料為黏土質砂礫，路床范圍土的含水率為8.5%～15.6%，土基回彈模量測試多數在22～42MPa。建立路床土基回彈模量與路床土含水率的關系曲線，如圖3所示，隨著含水率的上升，黏土質砂礫路床的回彈模量呈下降趨勢，這是由于路床填料中的黏土成分保水性強，吸水后土體可塑性增加，對粗顆粒砂礫骨架起到潤滑效應，從而使路基力學性質有一定的不利影響。

2.2.3路基承載力（回彈模量）與土基干密度

沿線路基的路床土填料為黏土質砂礫，路床范圍土的干密度為1.64～1.86g/cm3，土基回彈模量測試多數在22～42MPa。建立路床土基回彈模量與路床土干密度的關系曲線，見圖4，隨著路床土干密度的上升，黏土質砂礫路床的回彈模量呈上升趨勢，干密度表征路基土的密實狀態（壓實度），對于黏土質砂礫，其力學性能主要受密實狀態的影響，干密度對回彈模量的影響比含水率的影響更為顯著。

2.2.4路床土基含水率與細顆粒（黏粒）含量

沿線路基的路床土填料為黏土質砂礫，細粒土含量為11.5%～31.5%，路床范圍土的含水率為8.5%～15.6%。隨著細顆粒（黏粒）的增大，黏土質砂礫路床的含水率呈上升趨勢，這是由于路床填料中粗顆粒組分的吸水性有限，而細顆粒尤其是黏土成分保水性強，因此，黏土質砂礫的保水能力主要受細顆粒含量影響，細顆粒（黏粒）越大，黏土質砂礫路床的平衡含水率就越高。

3結語

通過代表性路段的路床土基含水率（濕度）測試，試驗段的路床范圍內土基含水率為3.6%～19.4%（均值為12.8%），未出現浸水、積水。分析路基承載力（回彈模量）與各指標的相關關系發現：路基承載力（回彈模量）與路基類型（填方路基、挖方路基、半填半填、填挖交界）無明顯關系，路基承載力（回彈模量）主要受路床土的土質類型、含水率、密實（壓實度）狀態影響。沿線路床填料同屬細粒土質砂礫，細顆粒組成對土基承載力有一定影響，細粒含量越高、塑性指數越大，土基回彈模量的數值越小。路床土干密度越大、含水率越小，黏土質砂礫路床的回彈模量越大，干密度表征路基土的密實狀態（壓實度），黏土質砂礫的力學性能主要受密實狀態的影響，干密度對回彈模量的影響比含水率的影響更為顯著。

參考文獻

[1]廖小平，丁念明.靖黎高速土石混填體力學特性試驗及路基沉降可靠性分析[J/OL].中外公路：1-8[2024-04-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/43.1363.U.20240313.0936.002.html.

[2]沈爾卜，胡興龍，徐民主，等.海相淤泥資源化制備路基填料試驗研究[J].四川環境，2024，43（1）：146-152.

[3]吳進來.石灰改良黏土路用性能試驗研究[J].黑龍江交通科技，2024，47（2）：8-12.

[4]王海林，張富奎，劉佳.基于不同填料類型的路基壓實質量快速評價方法[J].公路，2024，69（1）：71-74.

[5]宋超，趙騰遠.黏土路基回彈模量預測及貝葉斯模型選擇研究[J].長沙理工大學學報（自然科學版），2024，21（1）：88-99.