压实度对路堤稳定性的影响分析
2014-08-11冯志国
冯 志 国
(国家林业局昆明勘察设计院,云南 昆明 650216)
压实度对路堤稳定性的影响分析
冯 志 国
(国家林业局昆明勘察设计院,云南 昆明 650216)
阐明了压实度的概念,利用有限元程序建立了边坡分析模型,对不同压实度下的路堤进行了研究,结果表明:压实度对路堤稳定性影响十分明显,不同的压实度下路堤稳定性随压实度的提高而提高。
路堤,压实度,稳定性
0 引言
在工程建设中,经常遇到填土的压实问题。压实度是填土工程的质量控制指标。先取压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度,此为试样干密度。再取由击实试验后所得的试样最大干密度,用实际干密度除以最大干密度即是土的实际压实度。用此数与标准规定的压实度比较,即可知道土的压实程度是否达到了质量标准。
填土不同于天然土层,因在挖掘和运输过程中,土体的原状结构遭到破坏,含水量也随之发生变化,堆填时必然在土团之间留下许多孔隙。若不经过压实,填土的强度低,孔隙大,压缩性大,易发生陷坍、沉降等病害。因此,路基的压实工作是提高路基强度和稳定性的根本技术措施之一,在路基施工中必须严格控制土体压实度。
路基压实度的高低,直接影响路基的强度和稳定性,从而影响到路面的使用期限。有关研究表明,公路路面投资占投资额的20%以上,如果因路基强度和稳定性不足,导致路面过早出现破坏,将造成不可弥补的损失。因此,研究路基压实度对路堤稳定性的影响具有十分重要的实际意义。本文将重点研究高路堤在不同的压实度下,路堤稳定性的变化情况。
1 压实度概念
工程中,以压实度作为控制土基压实的标准。所谓压实度[1],是指筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比,以百分率表示,即:
显然,压实度是一个以γd为标准的相对值,意为压实的程度。
2 模型的建立及岩土参数选用
路堤填筑土的物理力学性质指标,一般由土工试验并结合经验获得;本文分析以余绍维、黄经秋在“某民用机场场区高填方边坡稳定性研究”一文中的实验实测数据为基础,对填方路堤不同压实度条件下的稳定性进行分析[2]。岩土参数物理力学指标见表1。文章只研究压实度对路堤的稳定性影响,分析时只考虑路堤的局部稳定,地基按基岩考虑。
文章利用有限元程序SLOPE/W建立边坡分析模型,本构模型采用摩尔—库仑模型,建模时,路基宽取20 m,填土高度取20 m计算;边坡第一级坡高8.0 m,坡率1∶1.5,第二级边坡坡高12.0 m,坡率1∶1.75,两级坡间设宽2.0 m的平台,分析模型如图1所示。
表1 岩土参数物理力学指标
3 计算结果分析
文章分别建立路堤压实度K为100%,90%及80%时的有限元模型,取用相应的强度指标,分别计算出路堤的稳定性系数,结果见表2,图2及图3(只示出K=100%时的稳定系数)。
表2 路堤稳定性计算结果
稳定性验算是路堤设计的重要内容,设计时必须预先进行稳定验算,了解路堤的稳定状况;若计算结果不能满足相关规范要求,则应采取有效的工程措施加固,避免发生路堤失稳等工程灾害。
通过表2及图3,可发现,路基压实度对路堤稳定性的影响十分明显,在不同压实度下的路堤稳定性随着压实度的降低稳定系数显著降低;相对路堤压实度K=100%而言,路堤压实度为K=90%和K=80%时,路堤稳定安全系数分别降低19%和48%。
根据以上分析计算,我们还可以看出,压实度由K=100%降低到K=90%时,稳定系数降低19%;由K=90%降低到K=80%时,稳定系数降低35.9%。当路堤的压实度在90%以上时,路堤的稳定系数降低幅度较小,所以在实际设计和施工时应保证路堤的压实度不小于90%。这一结果与JTG D30-2004公路路基设计规范表3.3.2的规定一致[3]。
4 结语
本工程利用有限元软件对不同压实度下的路堤进行稳定性分析,总结出了一定的规律,可为类似工程设计提供借鉴和参考,总结如下:
1)路堤压实度对路堤的稳定性影响显著,路堤稳定性随压实度提高而增加。2)在工程中,适当提高路堤填土的压实度,是提高路堤稳定性的有效措施。
[1] 洪毓康.土质学与土力学[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2] 余绍维,黄经秋.某民用机场场区高填方边坡稳定性研究[J].有色矿山,1999(5):11-12.
[3] JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].
Analysisofdegreeofcompactioneffectonembankmentstability
FENGZhi-guo
(KunmingInstituteofSurvey&Design,NationalBureauofForestry,Kunming650216,China)
The thesis describes the concept of compaction, establishes slope analysis model with finite element program, and studies the embankment under various compaction degrees. Results show that: the impact of compaction upon embankment stability is obvious, the embankment stability will increase with the compaction improvement under different compaction degrees.
embankment, compaction degree, stability
1009-6825(2014)33-0134-02
2014-09-13
冯志国(1981- ),男,工程师
U416.12
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