干湿循环对高等级路基的影响

张永强 鲍国栋

(1.吕梁公路建设有限公司，山西 吕梁 033000; 2.天津振津工程集团有限公司，天津 300000)

随着我国经济和社会的快速发展，高等级公路建设得到了前所未有的促进作用。在高等级公路实际建设中，由于赶进度、创效益，响应国家提出的又快又好口号，盲目追求快的发展，而忽视了后续的防护加固工程[1-4]，公路的使用品质大打折扣。水对高等级公路路基的强度和稳定性影响较大，为了从机理上认识并解决路基防护问题，本文以山西离石段高等级路基为研究对象，研究了干湿循环对高等级路基强度等各项性能指标的影响规律。

1 试样制备及试验方法

标准路基试样通过常规三轴制样器压实而制，其直径为39.1 mm，高80 mm。为了减小实验误差，试样分别进行0次，2次，4次，6次干湿循环，循环结束后，精确控制含水率在初始含水率为饱和、14%和7%。其中，试样的饱和条件为抽气2 h，进水饱和9 h。另外，试样的初始干密度分别为1.5 g/cm3，1.55 g/cm3和1.60 g/cm3。渗透试验采用饱和路基试样，在 100 kPa，200 kPa，300 kPa每级围压下分别施加不同的渗水压力进行，抗剪强度实验采用三轴剪切压缩仪，其剪切速率为0.05 mm/min，进行回弹时的速率为0.20 mm/min。变形试验采用沉降相对稳定法。

2 试验结果与分析

2.1 干湿循环条件下高等级路基的渗透性变化规律

图1为干湿循环次数和渗透系数之间的关系曲线。由图可知，在100 kPa，200 kPa和300 kPa不同的围压下，试样的渗透系数随着干湿循环次数的增加而逐渐增大。这主要是由于离石段路基试样中的土体属于含盐量较高的黄土，对环境的影响较为敏感，在干湿循环过程中试样土体中盐分容易溶解，导致物理化学结构变化，进而引起试样密度的减小和孔隙率的增加。相对于100 kPa和200 kPa，当围压为300 kPa时，由于土体的固结作用显著增强，因此渗透系数明显减小并且随着干湿循环次数增加，渗透系数增加的幅度减小。

2.2 干湿循环条件下高等级路基的抗剪强度的影响

图2a)为初始含水率为7%，围压为300 kPa的路基试样在不同干湿循环周期下的应力应变关系曲线。从图中可以看出，路基试样由于干湿循环的作用，总体抗剪强度逐渐减弱。尤其表现为，当路基试样经历2次干湿循环后，其抗剪强度随着循环次数增加逐渐趋于稳定。这可能是因为干湿循环破坏了路基试样本身的抗剪切骨架结构以及可溶盐的胶体结构[5，6]。随着循环周期的延长，易溶盐含量基本稳定，路基试样的新型结构形成，虽然抗剪切强度较原先降低，但是新型结构稳定耐久性好。

图2b)是初始含水率为14%，围压为300 kPa的路基试样在不同干湿循环周期下的应力应变关系曲线。对比两组曲线可见，随着初始含水率的增加，干湿循环对其强度的影响逐渐减弱。这主要是因为含水率由低开始增高的初级阶段对路基的结构影响较大，而后影响慢慢变小。

2.3 恒载作用下的变形试验

根据试验数据，得到不同干湿循环状态，相同荷载作用下的沉降—时间曲线，见图3。由图3可知，在干湿循环条件下，路基试样的沉降深度随着时间的增加而趋于稳定。两次干湿循环时，沉降深度最大，随着干湿循环次数的增加，沉降深度逐渐减小。这与路基在干湿交替时的结构变化有着重要的联系[7，8]。随着干湿循环次数的增加，结构趋于稳定。

3 结语

1)渗透系数随着干湿循环周期的增加明显增大，围压对于渗透系数的影响较大。2)干湿循环对试样强度的影响与试样本身的初始含水率有重要关系。随着循环周期延长，干湿循环对试样强度的影响减弱。3)在干湿循环条件下，路基试样的沉降深度随着时间的增加而趋于稳定。

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