高速公路路基填料CBR试验值探析

高翔

摘要：基于我国高速公路路基填料的CBR试验值分析，在公路路基填料的室内承载比等影响因素下，CBR实验值主要受到土体中的矿物类型及其含量大小的影响。本文旨在结合我国高速公路路面研究，分析高速公路的路基填料中影响其CBR试验值的主要因素。

关键词：高速路面路基填料CBR值

Abstract: based on the national highway subgrade packing CBR test value analysis, in the highway subgrade packing factors as than indoor load, CBR experimental value is affected by the minerals in the soil types and the influence of size content. This paper aims at in combination with the highway pavement research, analysis of the highway subgrade filling influence the tested value of CBR the main factor.

Keywords: high speed road embankment packing CBR value

中图分类号：U412.36+6文獻标识码：A 文章编号：

众所周知，CBR试验是对公路的柔性路面进行设计的一个主要组成部分。经过对公路路面周围不同土壤试验材料的分析及研究：CBR试验值能够提供出该段公路路基、底基层等局部抗剪切的能力。并且通过土壤颗粒的大小、强度、密度、粗糙度等揭示出影响高速公路路基填料CBR试验值的主要因素。

1、公路路基填料CBR试验

目前，针对公路路基填料的CBR试验，国内外的相关试验规程并不明确还存着一些需要修改及完善的地方。CBR试验是美国加利福尼亚承载比试验。CBR试验的主要目的就是对公路路段的基层、底基层及其垫层材料潜在强度的一种评估，从而利于柔性路面的设计。我国在《高速公路沥青路面的设计规范》中对我国的高速公路、一级公路等的路基填料都提出建设标准与CBR的限值。

在CBR试验中，有两个主要环节：第一是明确公路路基的填料颗粒及其大小尺寸要求；第二CBR试验之前需要展开水浸泡试验，要在保证其材料不会因水浸泡来影响试验值的情况下进行。以下根据河南省交通工程检测站的《高速路基填料的CBR试验值及影响因素》的数据进行分析与证明：在采用不同的高速公路路基填料时CBR值的变化。

通过以上两个表的数据分析我们可以得出如下结论：分析两个表中的数据可以得出以下结论。

第一，在高速公路路基填料中，碎石土是含粘性土壤最少且含颗粒尺寸最大的一种。因此，在经过水浸泡的试验之后，膨胀的幅度最小，CBR值达到最大。由于高速公路路基的表土一般所使用的都为黑色淤泥质的亚粘土，因此，碎石土颗粒尺寸也会因为土壤的颗粒粒度和强度、粗糙度与外部的不同而不一致。由此可见，针对碎石土的抗剪切能力的试验结果表明，其强度主要由其所在土壤的成分来决定其颗粒的强度与尺寸、粗糙度，而对于含水量的影响则不大。

第二，山皮土，由上表的数据我们看出，山皮土的颗粒大小及粘性处在碎石土与表土之间，因此，山皮土本身的内聚力及内摩擦力都在碎石土与表土之间。我们知道：公路路基的颗粒性质和内聚力与内摩擦力的关系密切。土壤的颗粒越大其内摩擦力也就越大，内聚力也就越小。同时，若土壤的粘性越强则其内聚力也就越大，内摩擦力则越小。

第三，表土，从以上两个表格的数据我们可以综合分析出以下结论。针对表土的灰黑色淤泥质亚粘土构成。表土的构成主要是粘性材料。所以，表土的抗剪切力主要是由其内聚力构成。因此，作为土壤颗粒见连接力的一种重要组成部分，内聚力的大小主要是由土壤的粘性及土壤的渗透性决定的。当土壤中的水分量较大时，粘性土的颗粒之间便会结成不同厚度的水膜，结合水膜的厚度和渗入到土壤的水分量和土壤的粘性密切相关。

所以，我们在进行高速公路路基填料CBR试验时，试件受到剪切而发生相应的移动时，固体土壤颗粒间通过水膜而进行相互摩擦。由于粘性土间的水膜产生出的润滑作用，减小了摩擦力。因此，若粘性土与水分结合成水膜越厚则摩擦力被减小的就越明显。由此可见：表土中的粘性土材料的特性在多雨地区，对于高速公路路基建设，保证水稳定性有着非常重要的作用。而砂石、集料等公路路基填料在水浸泡试验中对于CBR的试验值影响不大。

2、路基填料CBR试验值的影响因素

一般而言，土壤中的固体颗粒主要由矿物组成。根据矿物构成的成因及成分可以分为原生矿物、次生矿物及有机质等不同的成分。在高速公路的路基设计中,由于不同的路基填料可以产生出各种不同的贯入度,影响路基的建设强度，因此，我们对于高速公路路基填料的CBR值试验能够更加准确的来反映高速公路路基填料的强弱，确定其是否达到我国交通部在《高速公路路基设计规范》中所规定的强度指标。

我国很多的学者也针对我国不同区域范围的高速公路路基填料展开了多方面的研究。极力寻找CBR值与压实度和回弹模量之间的关系。针对不符合强度要求的高速公路路基填料也进行了分析与研究。以便发现在相同的土质名称下，不同的CBR值，更好的促进高速公路的路基设计与建设、提高施工质量。

影响CBR值的因素主要有以下几种：高速公路路基填料土体的颗粒构成、土体的矿物成分、土体的矿物含量。

首先，土的矿物构成及其成分的影响。我们已经把高速公路路基填料中土的矿物构成按照成因及成分分为了原生矿物、次生矿物、有机矿物等。原生矿物中包含了适应、角闪石、云母、钾长石、斜长石等。次生矿物中包含了可溶性次生矿物与不可溶性矿物。其中，粘土矿物是不可溶性矿物中的一种。由河南省交通工程检测站的《高速路基填料的CBR试验值及影响因素》的数据分析，我们可以看出粘土矿物由于可以与水分结合成水膜从而减少摩擦，因此，高岭石、蒙脱石、伊利石这三种粘土矿物构成的土壤摩擦力较小。

其次，土体的剪切强度。高速公路路基填料的土体剪切强度主要由两部分构成。第一就是粘聚力,第二则是内摩擦力。虽然,高速公路路基填料的土体剪切强度还受到诸如剪切阻力、内摩擦、土壤周围的矿物、温度以及孔隙比等因素的影响。但是，在相同的条件下,塑性指数一致或者比较接近的高速公路路基填料的土体,对于其CBR值的影响主要还是其中在颗粒大小、矿物成分、水含量等方面。

3、总结

综上，通过对我国高速公路路基填料CBR试验值的分析，可以得到如下结论：(1)虽然高速公路的土体构成不同，但是高速公路路基填料的土体的CB R值在受到众多影响因素之下，即使土体的塑性指数一致但是CBR值的差距很大。

(2)在相同的标准与条件下,塑性指数一致的土体,土体本身的矿物类型、构成成分、以及含量的大小是影响土体CBR值的最主要的因素。

(3) 另外，粘粉比也是影响及评判土体CBR值的重要参考指标。粘粉比越大CBR的值就越小。通过文中表中的数据我们可以看出，在高速公路路基填料构成的三类土体中，表土中的粘土矿物总量对于土体的性状影响较大。表土的抗剪切力由其内聚力构成。而内聚力的大小则由土壤的粘性及土壤的渗透性决定。粘性土的颗粒之间结成不同厚度的水膜可以产生润滑作用，减小摩擦力，使土体的CBR值减小。

因此，我国高速公路路基填料的CBR试验值分析中，通过土壤颗粒的大小、强度、密度、粗糙度等揭示出影响高速公路路基填料CBR试验值的主要因素。通过CBR试验值准确的反映出该段高速公路路基、底基层等局部抗剪切的能力。在我国的公路标准中，已经规定了高速公路以及一级公路中路基填料土体的CBR限值的具体要求。

所以，重视高速公路路基填料土体的颗粒构成、土体的矿物成分、土体的矿物含量等影响CBR值因素，可以有效的减少由于高速公路路基局部的水稳定性、抗剪切强度弱而导致整条高速公路路面破坏从而影响了正常的交通运行。同时，对CBR限值的进一步研究及经费投入，可以避免高速公路出现路面破坏并相应地降低了国家的经济损失。

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。