(岳阳市公路桥梁基建总公司 湖南 岳阳 414021)
随着西部大开发的进一步推进,越来越多的基础设施建设向西南山区延伸,在这些山区、丘陵地带进行大规模工程建设,不可避免依山傍水展开,其地势起伏较大,地质条件亦非常复杂,为满足工程设计及施工条件的要求,往往采用深挖高填,形成挖填结构形式,事实上,土石混填挖填路基已逐步应用于我国西南山区工程建设之中,尤其是公路工程领域,下面就我国目前土石混填路基的研究现状展开分析。
Richefeu V(2006)等[1]对土石混填体压实质量检测及评价方法进行了研究,Jalili J(2012)等[2]利用试验方法对土石混填体开展研究,初步掌握土石混填体含石量、干密度等指标与抗剪强度间的关系,并获得了一些典型的剪切应力-剪切位移间的关系曲线,但是上述研究均是针对常规应力条件下特定含石量、级配、岩石类别的土石混填体力学性能试验。为此,王江营(2016)等[3]展开了进一步试验研究,考虑应力路径对应力-应变关系的影响,深化了对土石混填体力学特性的认识。然而,由于土石混填挖填路基结构特殊,施工过程对填筑体是一个卸载、加载及重型碾压加载的复杂受力过程,因此,有关研究成果并不适用于承受复杂应力过程的山区土石混填体及其挖填路基,关于挖填路基中土石混填体力学参数变化规律还需进一步研究。
周志刚等(2002)[4]通过数值分析方法,并结合现场试验,证明土工格栅可改善挖填路基沉降的非均匀性,并对加筋土材料建议了设计方法;邓卫东等(2004)[5]利用有限元方法就路基不均匀沉降对沥青路面受力变形的影响展开了研究;苗英豪等(2005)[6]通过有限元分析方法对路基填挖交界处路面的裂缝进行了分析;苏永华等(2012)[7]借助有限元分析方法对挖填路基边坡稳定性影响因素进行了研究,以上研究主要集中于通过数值模拟方法就挖填路基展开研究。在此基础上,马强等(2013)[8]利用现场试验对挖填交界区格栅加筋工作机制进行了研究。由目前研究现状可知,有关挖填路基存在试验研究不足,已有模型试验侧重于加筋土领域,接下来仍需探讨挖填路基在不同荷载及不同压实度下承载变形机理及失效破坏模式,为土石混填挖填路基的承载力计算方法研究奠定基础。
由于土石混填体自身物理力学性能的复杂性及挖填路基结构的特殊性,致使其挖填路基的沉降变形及承载力分析方法仍需继续深入研究,就沉降机理而言,董云(2007)[9]利用模型试验对土石混填路基土压力分布规律及沉降变形特性进行了初步研究,获得了一些有益结论,但是不同类别填筑体沉降变形规律存在显著差异,其变形机理至今未形成统一共识。而对于路基沉降求解方法,目前被工程界普遍认可的是基于静载或压缩试验的分层总和法及各种改进方法,但在缺乏试验资料时该方法应用价值会受影响。于是,基于路基填料本构模型的分层总和法便应运而生,但其准确计算的关键在于本构模型的合理选取。何思鸣(2003)[10]基于弹塑性理论提出修正的分层总和法,该方法能考虑弹塑性变形及三向应力影响,刘新荣等(2010)[11]针对土石混合体填筑路堤工后沉降的非线性蠕变特性,提出一种考虑填料非线性黏弹性的蠕变模型,并利用该模型对路堤沉降进行了计算,高成雷等(2014)[12]利用线性蠕变模型对土石混填体沉降变形展开了研究,但以上研究均难以反映随荷载改变的变形强度参数对沉降的影响。因此,需结合土石混填挖填路基的结构及建造特性,在对路基变形力学参数影响规律进行研究的基础之上,结合非线性流变本构模型,构建更加合理的沉降计算方法。
对于挖填路基承载力的计算,从某种意义上而言,山区挖填路基是一种斜坡路基,如何确定此种情况下路基的承载力,现行相关规范仍无明确计算方法。而极限分析理论以其独特的优越性已逐步成为路基承载力分析中最常用的方法之一,并已取得理想的效果,这亦为土石混填挖填路基承载力研究提供了良好研究思路。Georgiadis K(2010)[13]等利用极限分析方法对边坡的极限承载力进行了研究,利用该方法求解路基极限承载力问题的关键在于构造合适的破坏模式,而关于土石混填挖填路基的破坏模式,目前鲜见相关的研究成果,因此建立出合理高效的土石混填挖填路基承载力计算方法十分必要。
目前道路设计与施工规范中,如《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)及《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006),(JTG D30-2015)第3.5条只对填挖交接处理进行了简单的说明,(JTG F10-2006)第4章只对一般路堤及挖方路基施工进行介绍。因此,土石混填挖填路基还有待利用模型试验、理论分析及模拟试验相结合的方法对以上问题进行深入探讨,并在此基础上构建起合理高效的计算方法,为今后类似工程建设提供指导。