关于高速公路软土地基的室内试验分析

关于高速公路软土地基的室内试验分析

萨梦娇

云南省公路科学技术研究院云南昆明650051

摘要：随着我国经济的高速发展，我省也迎来了高速公路建设高潮。由于我省地质情况较为复杂，在这些工程实际建设的过程中，往往会遇到软土地基，如果没有做好对这些软土地基的处理，就会对施工质量造成不小的影响。为了制定有效的软土地基处理对策，需要认真做好对软土地基的室内试验分析，及时掌握软土的实际情况。为此，我将要在本文中对高速公路软土地基的室内试验分析进行探析。

关键词：高速公路；软土地基；室内试验

1前言

当前在软土地基沉降计算的过程中，都没有考虑压力和不同载荷量的影响，这对计算结果的准确性造成非常大的影响【1】。本文将以某高速公路建设为基础，针对现场施工中出现的分级加载、卸载以及再加复杂应力的过程，进行试验分析，希望对后期的施工处理，可以打下一个很好的基础。

2工程概况

该工程全长43公里，在路段中存在较多的软土地质，俗称淤泥质粉质粘土，软土的压缩量比较大，地基稳定性较差，各种物理性能指标往往不能达到建设的标准。

表2.1土样力学性能指标

3土体模量的计算

3.1土体模量的计算方法

由于软土的特殊性，其土体模量应该采用分段计算的方法，取载荷相邻两级加卸载后的覆总压力的平均值。在实际试验分析中发现，在一定的压力范围之内，在不同的土体压力下，土体的密实程度是不同的，土体模量也会出现较大的区别。其实际反映就是Es-p之间的关系。其中Es是土体在受力后抵抗变形的能力。在土体模量的计算过程中，通常采用的是常规方法。

计算在一定压力范围内的压缩系数av=（ei-ei+1）（pi+1-pi）其中pi为第i级加卸荷之后，土体上覆的总压力，pi+1为第i+1级加载后，土上覆总压力，pi为试样的孔隙比。计算某个范围之内的压缩模量Es，Es=（1+e0）/av，其中e0为土样的初始孔隙比，av是土的压缩系数，其可以直接由上式得出。

通过上面的公式就可以得出土体模量的总载荷（pi+pi+1）/2，Es=（1+ei）/av。

土体模量和载荷之间关系。根据上面的关系式，可以对加载、卸载、再加载等阶段土体模量的变化进行计算。

通过该土样土体模量的计算结果可以得到以下的规律。

图一：加载段Es-p的关系

在对土体的加载过程中，在较小的压力范围之内，土替代模量和压力是成正比的关系，且比例系数近似为一个恒定值。由此可以看出，随着土样所受外力的不断增加，土样内部的应力不断增加，土体的颗粒会被不断挤密，这时土体骨架的抗压缩能力不断增强。土体压缩模量可以在很大程度上反应土体的抗压缩能力，随着外部载荷的不断增加，土体模量也会不断增加【2】。

在对土体进行卸载的过程中，其土体模量往往会随着压力的不断减少而减少，且模量减少的速率比加载时要大。这主要是由于在不同载荷作用下，土体的结构已经比较稳定，随着压力的不断增加，土体的密实程度不断增加。土体中的含水率在压力的不断增加下，其会出现下降的趋势，颗粒的粘聚力量也度撒，颗粒抵抗疏松的能力也就会不断增加，土粒组成试验土样抵抗回弹变形的能力也会不断增加，土样卸荷回弹模量也就越大。

图二：卸载段Es-p的关系

对土体的再加载阶段和加载阶段的试验情况比较相似，都属于土体压缩模量，只不过一个是在压缩基础之上的，这时的土体属于固结状态，这时土体内部已经出现了一定的塑性变形，这些变形量是不能再恢复的。

回弹模量在实际试验过程中，其是呈现随着压力的增加不断增加的趋势，且增加的速率要比压缩模量的变化速率大很大。这主要是由于土体内部的含水率的变化对压缩模量的影响，不及对回弹模量的影响。随着土体含水量不断下降，内部吸着水的比例不断增加，导致土体的颗粒产生更为紧密的黏结作用，相互之间的排斥力却在减少。

4土体d-sqrt（t）之间的关系

土体的固结系数在很大程度上可以反映土体的固结特性，属于土体的一个基本参数，在实际测试的过程中，经常对土体在100kPa、200kPa的d-sqrt（t）曲线进行试验测试。

计算方法。在利用d-sqrt（t）对土体的变形进行测试的过程中通常是利用cv=0.848h2/t90，来计算土体的固结系数。其中h为土体的排水距离，其等于某一级压力下试验测试高度和出水高度之间的差值，t90是固结达到百分之的就是需要的时间。

图三：再加载段Es-p的关系

在加载测试阶段，试样在100kPa、200kPa的测试压力作用，其固结系数随压力的变压出现了不一的情况，有的增加，有的减少。在固结状态应力水平较低的情况下，土体的固结系数随着压力的增加而增加，或者是呈现相反的关系。一旦压力超过了一定的数值，这个关系就会向着相反的方向进行变化【3】。

在对地基沉降的计算过程中，可以采用e-p曲线来计算最终的沉降量，计算更加简答，也省去了在曲线计算过程中，寻找e-p之间对应关系的麻烦。

在土体卸载的过程中，土体同样也会出现回弹的现象，其中是负的孔隙水应力向土的有效应力转化过程，和加载过程是相反的，被称为回弹固结或者是吸水固结。为了研究的应用，一般是在常压状态下来测量回弹固结系数的。在对土体卸载的过程中，固结系数一般会随着应力的增加和加大。

在对土体的再加载阶段，土体也会发生压缩固结变形现象。根据对固结土体的定义，这时候的土体被称为超固结土体。土体在该状态下，土的固结系数随着水平应力的加大而增加，在超过一定的值后，该值会趋于平稳。

在整个试验的过程中，对卸载、再加载对应的固结系数与加载时的固结系数进行了大量的对比，结果表明：在卸载及再加载阶段土体在常规压力下固结系数与加载阶段下对应的比值范围在0-10之间，这个比值反映出土体在卸载及再加载时表现出于加载时不同的固结性质。

在不同的加载阶段，土体模量同压力的关系往往是不同的。在加载和再加载阶段，一般是呈现行的关系，卸载阶段的回弹模量和压力近似成二次曲线变化关系。在卸载阶段的回弹模量随着压力的变化速率同加载和再加载时模量随压力的变化率较大，这表示在土体的成分中，土可以之间经常表现的是吸力而不是斥力。

在加载的阶段，试样在不同外力作用下，其固结系数随压力的变化不是一致的，一旦压力超过一定的数值，固结数值会随着水平压力的增加而出现减少的情况。在卸载的测试的过程中，土的固结系数随着水平应力的增加而增加，在达到一定程度后，会逐渐趋于平稳。

在工程设计的过程中，应该主要关心工后沉降问题。在工后沉降出现之前，路基已经将加载、卸载、再加载阶段都经历过了，应该将这些因素都考虑进去。

为了得到正确的试验测试的结果，在试验开始前，一定要合理设定试验方案，并严格按照试验开展测试工作，认真对各种数据进行记录，在对这些汇总后，然后绘制测试曲线。

5结语

随着时代的不断发展，各种高速公路工程越来越多。对于公路工程施工中遇到软土地基，一定要做好地基的试验测试工作，掌握土体的各种力学性能指标，然后及时制定针对性的应对措施，有效保证施工质量。

参考文献

[1]浅谈道路工程中的软土地基处理[J].宋吉录,钱东.浙江工商职业技术学院学报.2009(02)：11-12.

[2]道路软土地基处理探讨[J].李夏业.青海交通科技.2010(01)：33-34.

[3]市政道路工程中软土地基处理探究[J].李虎军.居舍.2017(35)：55-57.