沿海地区高速公路软基路堤沉降变形研究

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1、沿海地区高速公路软基路堤沉降变形研究　　摘要：沿海地区高速公路软基路堤工程力学性质较差，且易受到扰动影响，土性参数的试验取值困难，使得告诉公路路基的设计与施工成为工程中遇到的主要技术难题。本文主要探讨路基沉降变形的组成、特点及规律。关键词：软基路堤、沉降变形、组成、特点、规律Abstract:softembankmentengineeringmechanicalpropertiesispoorExpresswayincoastalareas,andarevulnerabletodisturbance,testvalues

2、difficultsoilparameters,thedesignandconstructionofhighwaysubgradetoldbecomethemaintechnicalproblemsencounteredinproject.Thispapermainlydiscussesthecomposition,characteristicsandruleofsubgradesettlementdeformation.Keywords:softbaseembankment,settlement,composition

3、,characteristics,law中图分类号:U412.36+6文献标识码：A文章编号：8沿海地区大多沉积了较深厚的海相、滨海相淤泥和淤泥质软土，其表层则被受风化、淋滤作用所形成的硬壳层所覆盖。软土地基具有高压缩、低强度、低渗透等特点；硬壳层一般具有中等或低的压缩性，较高的强度。由于软土的工程力学性质较差，且易受到扰动影响，土性参数的试验取值困难，使得软土地区公路路基的设计与施工成为工程中遇到的主要技术难题，也对高速公路的设计和施工提出了很高的要求[1][2]。本文主要分析软基路堤的沉降变形组成、特点及规律，为更好

4、的解决这个难题提供理论支持。1、高速公路软基路堤沉降变形组成在软土地基上兴建高等级公路通常需要填筑一定高度的路堤，在路堤荷载作用下，在地基内部将产生应力和固结变形。土体受力后引起的变形可分为体积变形和形状变形。体积变形主要由正应力引起，它只会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏。而形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。本文中所讨论的沉降主要是指由正应力作用引起体积变形所产生的沉降。天然软土在荷载施加之后，为了抵抗压应力的增加，

5、土体会产生一定的压缩应变，在饱和的条件下，这种压缩应变的产生过程就叫固结。软土路基沉降包括堤身及地基两部分，经典土力学认为地基土的沉降量，按其变形特征分为三部分：瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降，如图1所示。8图1路基沉降的三个组成部分其计算公式为：S∞=Ss+Sd+Sc式中：S∞—地基最终沉降量；Ss—地基的次固结沉降（亦称为次压缩沉降、蠕变沉降）；Sd—地基的瞬时沉降（亦称为初始沉降、不排水沉降）；Sc—地基的固结沉降（亦称为主固结沉降）。（1）瞬时沉降是在荷载作用下土没有任何体积变化的畸变所引起，所以它发生非常迅速，

6、这只是一个理想的概念，尽管沉降不是立即发生的，仍可认为饱和软土中的孔隙水来不及排出时所发生的沉降，其体积基本保持常数，土体只发生形变而没有体变。瞬时沉降与加载方式和加载速率有很大的关系。（2）主固结沉降是由于荷载置于地基上后，随着时间的延续，孔隙水从土体中流出，引起体积随时间的减少，因而地基体系逐渐发生沉降。它是由于外荷载引起超孔隙水压力8的水力梯度促使水从土体内排出，而应力增量转移到土体骨架上而发生的沉降。在此阶段水流的速率受到土的孔隙压力、渗透性和压缩性的影响，随着孔隙压力的消散，水流的速率将降低，随后孔隙压力消散基

7、本完成，达到不变的有效应力状态。这部分变形为固结变形，与时间有关，且主要发生体积的变化，对应的沉降为主固结沉降。（3）次固结沉降是由于超静水压力消散后，主固结变形完成后，在有效应力作用下土骨架的徐变所致，是路基土中土粒骨架在持续荷载下蠕变所引起的，次固结变形的大小与孔隙水排出的速率无关，而是取决于土骨架本身蠕变性质。次固结的速率与含水量、孔隙比、有机质含量、温度等因素有关，与软土的厚度无关[3]。事实上，瞬时固结、主固结和次固结都是在受力后同时开始发生的，只是在某个阶段以一种沉降变形为主而己，且不同性状的土三个组成部分的

8、相对大小及时间是不同的[4][5]。高速公路软基路堤的沉降量由两部分组成：施工期沉降和工后沉降。（1）施工期沉降：固结排水法以路基填土作为荷载，荷载通过基础传给地基，在地基内部产生应力和变形，从而引起基础的下沉，这部分沉降主要为瞬时沉降和主固结沉降。（2）工后沉降：由于深厚软基固结速度慢，软土路基在道路路堤自重和路面