路基承载力试验与应用研究

摘要：为了研究路基承载力，对试验路段进行了开槽、取样，以及路基承载力的系列试验。试验结果表明：细粒含量越高、塑性指数越大，土基回弹模量的数值越小；随着含水率上升，黏土质砂砾路床的回弹模量呈下降趋势；随着干密度的上升，黏土质砂砾路床的回弹模量呈上升趋势；随着细颗粒（黏粒）的增大，黏土质砂砾路床的含水率呈上升趋势。

关键词：回弹模量塑性指数干密度含水率

ResearchonTestandApplicationofRoadbedBearingCapacity

YANGMengjia1SHIXianzhen2SUNTingting3*LINShufeng4

SHIYanwen5

1.CCCCSecondHighwayConsultantCo.Ltd.，Wuhan，HubeiProvince，430052China;2.JiangsuHengyiGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.，Ltd.，Nantong，JiangsuProvince，216002China;3.SchoolofRoad，BridgeandPortandNavigationEngineering，NanjingVocationalInstituteofTransportTechnology，Nanjing，JiangsuProvince，211188China;4.MunicipalFacilitiesManagementCenterofGuangzhouDevelopmentZone，Guangzhou，GuangdongProvince，510700China;5.JiangsuJinpuEngineeringCoHIvsIr7age9ojUDbAMs04lGk952fdJfZJMsZdGpFSWI=nsultingCo.，Ltd.，Xuzhou，JiangsuProvince，221000China

Abstract：Inordertostudythebearingcapacityoftheroadbed，aseriesoftestsareconductedonthehetestsection，includingslotting，sampling，andsubgradebearingcapacity.Theexperimentalresultsshowthatthehigherthefineparticlecontentandthehighertheplasticityindex，thesmallerthenumericalvalueofthereboundmodulusofthesoilfoundation;Asthemoisturecontentincreases，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsadecreasingtrend;Withtheincreaseofdrydensity，thereboundmodulusoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend;Asthefineparticles（clayparticles）increase，themoisturecontentoftheclaygravelroadbedshowsanupwardtrend.

KeyWords：Reboundmodulus;Plasticityindex;Drydensity;Moisturecontent

党的十八大以来，我国公路建设发展取得历史性成就，公路总里程达到535万km，其中，高速公路通车里程17.7万km，居世界第一。对于公路工程中的路基路面来说，各类集料的含水率对其回弹模量、承压比、劈裂强度和无侧限抗压强度有一定关系。诸多学者进行了系列研究，有学者采用三轴试验的方法，分析了土石混合填料的抗剪强度、弹性模量与填料含水率之间的关系，研究结果表明填料抗剪强度随着含水率先增大后减小，路基失效概率与含水率变异系数成正相关性[1]。有学者以在建地铁车辆段路基填土为例，进行了系列土工试验，确定了填料配合比、最大干密度与承载比之间的关系。研究表明，控制填料中的砖含量能使得回填料有足够的强度，可以满足工程使用要求[2]。有学者选择了6种不同的掺灰比对黏土进行概率，通过系列试验确定了最佳掺灰率范围。掺灰率较小时，随着含水率的变化，改良土的密度变化大，当大于最佳掺灰率时，随着含水率的变化，改良土的密度变化较慢[3]。综上所述，学者主要通过试验的方法对各类集料进行系列研究，得出了含水率对其他几类力学参数的影响。基于此，本文通过对施工现场的路段进行路基承载力测试，得出试验路段的土质类型、路床顶面回弹模量、液塑限、颗粒成分分析、风干含水率等指标参数对其影响，为路基路面检测和施工提供借鉴和参考。

1试验原理

路基湿度状态无损检测技术，采用探地雷达（GroundPenetratingRadar，GPR）和电容耦合电阻率法（CapacitivelyCoupledResistivity，CCR）联合测试，其技术原理为：先利用探地雷达获取路面和路床结构层雷达图谱，再利用电阻率法获取路基整体结构的电阻率图谱，结合电阻率-含水率参数模型，联合反演分析两类图谱，识别获得路基湿度分布[3-4]。通过对探地雷达数据进行分析，定性识别路面结构，然后依据宽角反射折射法计算路面结构的电磁波传播平均速度，并将此速度应用于固定天线间距反射法中计算路面结构整体厚度和含水率；对电容耦合电阻率法采集数据进行预处理，将探地雷达探测获得的路面厚度以及含水率信息作为电容耦合电阻率法反演的重要约束条件，计算公路整体电阻率分布；利用电阻率-含水率关系模型将路基土体电阻率转换成含水率，从而获得路基含水率分布[5]。

课题组对依托工程的K60+700～K62+700、K70+800～K68+800段，2个代表性路段累计约4000m进行GPR、CCR路基湿度（含水率）联合检测，并结合开槽进行了比对验证。

2试验结果

2.1含水率测试结果

2.1.1软土地基段填方路基

本路段路床含水率变化范围在11.7%～19.4%，平均含水率约为16.7%，本段路基分布于软土地基路段，路基填土为黏土质砂，黏粒成分较高，由于该段处于河谷低洼地段，软土地基湿度较大，黏粒成分保水性较强，路堤过低容易引起路床湿度增大，因此本段路床范围内路基土含水率总体较高，其中，偏湿路基多处于填土路堤高度较小的路段。

2.1.2低填浅挖段路基、填方路基

该路段路床含水率变化范围在3.6%～14.9%，平均含水率约为8.9%，此段处于丘陵山顶挖方段，可见基岩出露。本段路基分布于山前平原与丘陵过渡地带，路基填土为黏土质粗砂，黏粒成分较低，路基排水通畅，总体上本段路床范围内路基土含水率总体较低，局部低填浅挖路段略高。

2.2指标相关性分析

为深入分析沿线路基的结构和材料性能，开槽现场测试及取样测试获得指标参数（包括土质类型、路床顶面回弹模量、液塑限、颗粒成分分析、风干含水率等），并分析路基承载力（回弹模量）与各指标的相关关系如下。

2.2.1路基承载力（回弹模量）与土性参数

沿线路基的路床土填料多为黏土质砂SC、黏土质砾GC，颗粒最大粒径多保持在5mm以内，细粒土含量为11.5%～31.5%，土基回弹模量测试多数在22～42MPa。分析土基回弹模量与细颗粒成分的关系，图1、图2分别为土基回弹模量与填料细颗粒含量的关系曲线、土基回弹模量与填料塑性指数的关系曲线，细粒含量越高、塑性指数越大，土基回弹模量的数值越小，因为这几类土基同属细粒土质砂砾，土基承载力受细颗粒组成有一定影响。

2.2.2路基承载力（回弹模量）与土基含水率

沿线路基的路床土填料为黏土质砂砾，路床范围土的含水率为8.5%～15.6%，土基回弹模量测试多数在22～42MPa。建立路床土基回弹模量与路床土含水率的关系曲线，如图3所示，随着含水率的上升，黏土质砂砾路床的回弹模量呈下降趋势，这是由于路床填料中的黏土成分保水性强，吸水后土体可塑性增加，对粗颗粒砂砾骨架起到润滑效应，从而使路基力学性质有一定的不利影响。

2.2.3路基承载力（回弹模量）与土基干密度

沿线路基的路床土填料为黏土质砂砾，路床范围土的干密度为1.64～1.86g/cm3，土基回弹模量测试多数在22～42MPa。建立路床土基回弹模量与路床土干密度的关系曲线，见图4，随着路床土干密度的上升，黏土质砂砾路床的回弹模量呈上升趋势，干密度表征路基土的密实状态（压实度），对于黏土质砂砾，其力学性能主要受密实状态的影响，干密度对回弹模量的影响比含水率的影响更为显著。

2.2.4路床土基含水率与细颗粒（黏粒）含量

沿线路基的路床土填料为黏土质砂砾，细粒土含量为11.5%～31.5%，路床范围土的含水率为8.5%～15.6%。随着细颗粒（黏粒）的增大，黏土质砂砾路床的含水率呈上升趋势，这是由于路床填料中粗颗粒组分的吸水性有限，而细颗粒尤其是黏土成分保水性强，因此，黏土质砂砾的保水能力主要受细颗粒含量影响，细颗粒（黏粒）越大，黏土质砂砾路床的平衡含水率就越高。

3结语

通过代表性路段的路床土基含水率（湿度）测试，试验段的路床范围内土基含水率为3.6%～19.4%（均值为12.8%），未出现浸水、积水。分析路基承载力（回弹模量）与各指标的相关关系发现：路基承载力（回弹模量）与路基类型（填方路基、挖方路基、半填半填、填挖交界）无明显关系，路基承载力（回弹模量）主要受路床土的土质类型、含水率、密实（压实度）状态影响。沿线路床填料同属细粒土质砂砾，细颗粒组成对土基承载力有一定影响，细粒含量越高、塑性指数越大，土基回弹模量的数值越小。路床土干密度越大、含水率越小，黏土质砂砾路床的回弹模量越大，干密度表征路基土的密实状态（压实度），黏土质砂砾的力学性能主要受密实状态的影响，干密度对回弹模量的影响比含水率的影响更为显著。

参考文献

[1]廖小平，丁念明.靖黎高速土石混填体力学特性试验及路基沉降可靠性分析[J/OL].中外公路：1-8[2024-04-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/43.1363.U.20240313.0936.002.html.

[2]沈尔卜，胡兴龙，徐民主，等.海相淤泥资源化制备路基填料试验研究[J].四川环境，2024，43（1）：146-152.

[3]吴进来.石灰改良黏土路用性能试验研究[J].黑龙江交通科技，2024，47（2）：8-12.

[4]王海林，张富奎，刘佳.基于不同填料类型的路基压实质量快速评价方法[J].公路，2024，69（1）：71-74.

[5]宋超，赵腾远.黏土路基回弹模量预测及贝叶斯模型选择研究[J].长沙理工大学学报（自然科学版），2024，21（1）：88-99.