路基承载力与路堤稳定性及沉降关系研究

2015-12-02宋永高江苏海通建设工程有限公司江苏连云港222001

江西建材 2015年22期

■宋永高 ■江苏海通建设工程有限公司，江苏连云港 222001

1 路基承载力与路堤稳定性

1.1 路基承载力确定

确定路基承载力的方式一般有四种方法，其一是原位试验法，该方法是通过现场直接试验确定承载力的方法。包括(静)载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法;其二是理论公式法，该方法是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法;其三是规范表格法，该方法是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法;其四是当地经验法，该方法是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。而本文对于路基承载力确定，可以根据路基承载力的抗剪强度指标，选择太沙基承载力计算公式来确定，其计算公式如下:

式中c——土的粘聚力;q——边载;Nc、Nq、——路基承载力系数;γ——地基土容重;B——路基基底宽度。

1.2 路堤稳定性的分析

(1)陡坡路堤稳定性的分析。路堤修筑在陡坡上，且地面横坡大于1∶2，或在不稳固山坡上时，路基不仅要作稳定性分析，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。对于其陡坡路堤边坡稳定性的分析方法有两方面，其一是当基堤是单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可按直线法。其二是当滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，可将滑动面上土体折线段划分为若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力E=T-R/K，直到最后一块的剩余下滑力为零时，由此确定稳定性安全系数K。

(2)浸水路堤的稳定性的分析。受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。水通过内在和外在两个方面对路基边坡稳定性造成影响。内在是土体含水量增加时，土的抗剪强度会下降而内部剪应力会增加，造成边坡稳定性降低;而外在在浸水状况下，水的浮力和水位升降产生的动水压力也会降低边坡土体稳定性。需要注意的一点是，浸水路堤除承受自重和行车荷载作用外，还受到水浮力和渗透动水压力的作用。对于其浸水路堤的稳定性分析方法有三个方面，其一是假想摩擦角法，适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算;其二是悬浮法，假想用水的浮力作用间接抵消动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用降低后的内摩擦角反映浮力的影响，而在计算滑动力矩中，不考虑浮力作用，滑动力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响;其三是条分法，将土条分成浸水与干燥两部分，并直接计入浸水的浮力和动水压力作用。

1.3 路基荷载水平

为便于分析路基承载力及路堤稳定性，文中用路基荷载力来表示路基承载力的满足程度，而所谓的路基荷载力主要是指路基基底压力与路基承载力间的比值，用下面的公式(2)进行计算:

式中:ξ——路基的基本荷载水平;γ——路堤的填料总容重;H——路堤的实际高度。

综上所述，当路基的基本荷载水平小于1 时，可以直观的得出路基承载力的相关设计均符合要求，但是，相反的话，当路基的基本荷载水平大于1 时，当然所得出路基承载力的设计也就均不符合相关要求，这是需要明确注意的一点。

1.4 路基承载力与路堤稳定性之间的基本关系

要分析路基承载力与路堤稳定性之间存在的基本关系，首先需要对其路堤的稳定性进行系统的计算，在计算之前可以直接完全按照符合规范标准的要求进行，也就是我们直接忽略路堤填筑前的基本情况，然后通过设定其质量符合标准要求，最后通过计算分析得出路堤填料物理力学的基本指标以及设计参数的相对应的数据资料。

根据上述所概述的内容，本段这里所利用路基荷载水平与路堤稳定系数表示来表征路基承载力与路堤稳定性之间的基本关系。首先根据得到路堤填料的物理力学指标为依据，再通过分析不同均质土地基上，在不同路堤高度的情况下计算得出路基荷载水平与路堤稳定系数的相关结果数据。最后再通过路基荷载水平与路堤稳定系数的相关结果数据得出在不同的计算条件之下，具体的路基荷载水平与路堤稳定系数的关系。

2 路基承载力与路堤沉降

2.1 路堤沉降计算公式的应用条件

一般情况下，路堤沉降主要由以下两个部分:路堤本体的沉降变形和地基的沉降变形。地基的沉降包括瞬时沉降Sd、主固结沉降Se 和次固结沉降Ss。在工程实践中，瞬时沉降往往不单独计算，而是将主固结沉降乘以修正系数m 来考虑瞬时一沉降及其他因素的影响，即总沉降S 可按下式计算:S=mSe

主固结沉降一般采用分层总和法，根据实测e-p 曲线进行计算，如下式:

式中:——土层在自重应力下的孔隙比;——自重应力与附加应力作用下的孔隙比;△hi——土层厚度。

需要注意的是:e-p 曲线是在侧限条件下得出，因此采用上式计算的主固结沉降不包括侧向变形。然而在实际的数据面前，一旦地基荷载接近或者超出荷载极限的时候，路基便会出现大面积的侧向变形。于此同时，也有相关研究结论表示，当地基抗剪强度不足时，路堤与地基易发生整体侧向滑动，表现为地基发生较大的侧向变形。虽然式S=mSe 采用修正系数来考虑侧向变表形及其他因素对路基总沉降的影响，但有一点必须得明确的是，该式必须在路基基本荷载达标，并且没有出现任何承载力所引发的工程破坏的条件下进行实测数值。

2.2 路基沉陷与路基承载力

理论上，如果上部荷载超过路基承载力，路基就会发生破坏。路基的破坏形式有多种，路基沉陷就是其中的一种。许多资料表明，路基的沉陷变形是一种普遍存在的现象。有许多区段沉陷较大而且长期继续发展，成为影响运输的严重问题。路基沉陷的原因很复杂，可能有多种，但笔者认为路基承载力不满足要求，路基发生局部剪切变形或最后丧失极陷平衡的整体滑坍也是其中之一。