1.引言

膨脹土是自然地質(zhì)形成過程中產(chǎn)生的一種多裂隙性并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，是一種非理想的路堤填筑材料。出于經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)等各方面因素的考慮，有時(shí)不得不采用膨脹土作為路堤填料。
膨脹土做路基填料必須采取有效地物理處治措施，“保濕防滲”，確保路堤穩(wěn)定，避免較大的變形破壞，并具有較好的承載能力。在眾多物理處治技術(shù)中，非膨脹性粘土包邊法處治膨脹土路堤是一種有效且經(jīng)濟(jì)的處置方法，而路基回彈模量是反映路基承載能力的主要力學(xué)參數(shù),它的確定直接影響到路面的設(shè)計(jì)厚度,所以,對(duì)非膨脹性粘土包邊法路基回彈模量的研究具有十分重要的意義。

2.非膨脹性粘土包邊法路基回彈模量計(jì)算與分析

2.1基本假設(shè)

路堤為彈性半空間體；橫向和縱向均為無限長(zhǎng)，計(jì)算時(shí)截取有限長(zhǎng)度，深度方向和橫向均截取10m；邊界條件假定底端及兩側(cè)為固支。

2.2計(jì)算荷載

計(jì)算時(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)回彈模量測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)采用直徑為30cm的剛性承載板進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)采用逐級(jí)加載法，每級(jí)增加0.04MPa，待卸載穩(wěn)定1min后讀取回彈彎沉值，再加下一級(jí)荷載。回彈變形超過1mm時(shí)，則停止加載。用剛性承載板測(cè)定土基回彈模量，壓板下土基頂面的撓度為等值沿承載板半徑方向不變。但板底接觸壓力沿半徑方向變化，呈鞍形分布。其撓度l值與接觸壓力p( r)分別按式(1)或式（2）計(jì)算。
                                                                                                      測(cè)得剛性承載板的撓度之后，可按公式（1）反算路基回彈模量值E，公式(1)與（2）中：
l—承載板撓度，m；p (r)—接觸壓力，MPa；r—計(jì)算點(diǎn)離承載板中心的距離，m；p—單位壓力，MPa；a—承載板直徑，m。
計(jì)算參數(shù)如表1所示：
表1計(jì)算參數(shù)取值

層次	層高	泊松比	回彈模量（MPa）
上覆粘土層	0.5，1.0，1.5，2，2.5	0.35	30，40，50，60，70
膨脹土層	－	0.35	10，15

3.計(jì)算模型的驗(yàn)證

假設(shè)路堤為勻質(zhì)粘土路堤，對(duì)不同回彈模量的路堤均加載如式（2）所示，單位壓力均取0.1 MPa。，并按式（1）進(jìn)行計(jì)算，得到計(jì)算回彈模量與理論回彈模量的對(duì)比如表2所示。
表2 不同撓度下理論回彈模量與模型計(jì)算回彈模量對(duì)比表

撓度(mm)	0.827	0.689	0.517	0.414	0.345	0.295
理論回彈模量(Mpa)	25.0	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0
計(jì)算回彈模量(Mpa)	23.1	27.7	37.0	46.3	55.4	64.6

4.計(jì)算結(jié)果與分析

對(duì)計(jì)算路堤模型均加載如式（2）所示，單位壓力均取0.1 MPa。按表1所列參數(shù)進(jìn)行Ansys計(jì)算分析，得到路堤頂端豎向變形，按式（1）進(jìn)行計(jì)算，分別得到在膨脹土層回彈模量分別為10MPa和15MPa的條件下，上覆層厚度從0.5m至2.5m，上覆層模量與路堤綜合模量的關(guān)系。當(dāng)膨脹土層回彈模量為10MPa時(shí)，若上覆層厚度為1.5m，上覆層模量為40MPa，路堤綜合模量可達(dá)20MPa以上；若上覆層厚度為2.0m，模量為50MPa，路堤綜合模量可達(dá)25MPa以上。當(dāng)膨脹土層回彈模量為15MPa時(shí)，若上覆層厚度為1.5-2.0m，上覆層模量為40MPa，路堤綜合模量可達(dá)25MPa以上。膨脹土層模量越高，上覆層模量與厚度越大，路堤綜合模量越高。若保持膨脹土層模量與上覆層厚度不變，隨上覆層模量的增大，路堤綜合模量呈線性增長(zhǎng)；即使膨脹土層模量較低，若其上覆層模量與厚度滿足要求，路堤綜合回彈模量能達(dá)到規(guī)范要求。

5.結(jié)論

本文通過介紹膨脹土粘土包邊法路堤的典型設(shè)計(jì)，并對(duì)路堤膨脹土層模量為10MPa和15MPa時(shí)，不同的上覆層厚度與回彈模量下，路堤綜合模量進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，主要結(jié)論如下：

1. 膨脹土層模量越高，上覆層模量與厚度越大，路堤綜合模量越高。
2. 若保持膨脹土層模量不變，隨著上覆層厚度與回彈模量的增大，路堤綜合模量呈線性增長(zhǎng)，為施工設(shè)計(jì)確定覆層回彈模量與厚度提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

1. 廖世文.膨脹土與鐵道工程.北京：中國(guó)鐵道出版社，1984
2. 鄭健龍，楊和平.中國(guó)公路膨脹土工程問題、研究現(xiàn)狀及展望.第二屆全國(guó)膨脹土學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集《膨脹土處治理論、技術(shù)與實(shí)踐》.北京：人民交通出版社，2004：3-23