含水率对公路路基土的强度特性影响

刘新国

摘要：在水的作用下，土体的体积发生膨胀，致使密实度降低，进而导致强度下降。尤其当土体含水率大于其最优含水率后，就会导致其静态及动态强度迅速下降。因此有必要对公路路基土中含水率的强度特性做出研究。

关键词：含水率；公路路基土；强度特性

中图分类号： U213.1 文献标识码： A 文章编号：

路基是路面稳定的基础，它直接影响路面的使用耐久性。要确保路面的使用年限，必须使路基始终具有足够的强度。路基在竣工时强度是满足设计要求的，但其强度可能随时间逐渐降低，导致路基强度不足，引起路面破坏，这就是路基长期稳定性不足带来的影响。因此，确保路基长期稳定性是保证高速公路长期使用性能的基础。在诸多影响路基稳定性的因素中，水占有核心地位。水的主要影响是引起土体膨胀，导致土体密实度降低，同时引起强度下降。任何粘性土都具有一定膨胀性，只是程度不同。

一，含水率对静态强度的影响

(1)含水率对土体有效抗剪强度的影响

将不同条件下土样的抗剪强度及含水率w的关系整理并研究变化关系可知素土土样与石灰改良土土样：在各种围压下，土样强度均随含水率的增加而降低，其中石灰改良土的降低幅度明显小于素土土样，这也说明石灰改良效果较好。

(2)含水率对的影响

将不同条件下素土土样的等值及含水率的关系整理并绘下图

由上图可知，在各种围压下，素土土样的均随含水率的增加而降低，而则随含水率的增加呈先增加后减小的趋势，在最优含水率处值达到最大;其中有效强度指标的变化幅度明显小于总强度指标的变化幅度。三轴实验中石灰改良土孔压读数值已不能代表土样内孔压的实际值，所以不再分析有效强度指标的变化规律。将不同条件下石灰改良土土样的值及含水率的关系整理研究发现：在各种初始条件下，石灰改良土土样的均随含水率的增加而降低。

二，含水率对动态强度的影响

(1)含水率对累积变形的影响

为研究含水率对土样累积变形的影响，特选取动三轴试验中不同含水率(W=15%，18%，21%)，不同围压 ()，循环应力比基本相同(Rc约等于6%)的数据进行分析，可知：在不同含水率同一循环应力比(Rc约等于6%)之下，高含水率试样会产生较大的累积应变量。

(2)含水率对破坏周次的影响

为研究含水率对土样破坏周次的影响，特选取动三轴试验中不同含水率(W=15%，18%，21%)，不同围压 ()，循环应力比基本相同(Rc约等于6%)的数据进行分析。当土样产生应变达到临界破坏应变值时，认为土样即将破坏，此时的振动周数即为破坏周次Nf。所得结果见下表(不同初始条件下的破坏周次)与下图（含水率对土样破坏周次的影响）

由上图可看出，在试验所在两种围压下，上样的破坏周次都随含水率的增加而减小。可见路基填土的含水率对其长期稳定性有显著影响。

(3)含水率对临界破坏应变的影响

土体受动荷载作用时，其产生的累积塑性变形在开始时会稳定发展，而一旦达到临界破坏应变，变形量就会迅速增大直到破坏，这一临界破坏应变值相对较为稳定，只与土体的初始状态相关，可在累积应变一振动周次图中观察得出。当围压相同时，无论上样含水率、循环应力比为多少，其累积应变一振动周次曲线基本都在同一高度处产生拐点，之后迅速上扬直到破坏，由此可知，土样的临界破坏应变值只与土样所受围压有关，当围压时，临界破坏应变约为1.5%，而当围压时，临界破坏应变约为2%。

总之，素土及石灰改良土的静强度均随含水率的增加而降低，其中石灰改良土的降低幅度明显小于素土土样，可见石灰改良的效果较好；当其他条件相同时，随着土样含水率的增加，其累积变形也在增加，降低路基填土的含水率可有效抑制其变形量；在同一应力状态下，试样的含水率越高，其达到破坏时所需振动周数越少，为保证路基的长期稳定性，就要控制路基填土的含水率；经大量实验数据对比发现，试样即将破坏时的临界破坏应变值只与试样所受固结压力有关，而与试样含水率关系不大；试样的含水率越小，其临界动应力越大，可见降低路基填土含水率可增加其在重载车辆作用下的长期稳定性。

参考文献:

[1]常立杰，影响路面适用性能及寿命的因素【J】，交通世界，2007,12

[2]刘健，浅谈路基工程防排水综合处理技术【J】，北方交通，2006,12

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。