1、1公路拓宽路基沉降试验研究摘 要：针对黄土地区高速公路拓宽路基自重作用引起的差异沉降，采用室内大比尺模型试验，在模型中埋设压力盒、单点沉降计和柔性位移计，研究新老路基差异沉降性状和拼接部位铺设土工格栅的作用机理；基于大比尺模型试验结果，采用 ADINA 有限元软件，建立新老路基不同压缩模量和填筑高度等相应数值仿真模型，研究分析新老路基差异沉降性状，并将计算结果与实测数据进行对比分析。 关键词：拓宽路基，差异沉降，大比尺模型 中图分类号：TU196.2文献标识码： A 文章编号： 1、公路拓宽路基沉降研究现状 改革开放 30 年以来，随着我国经济快速发展，公路建设也发展迅速，截止 2012 年，
2、我国通车里程数跃居世界第二，仅次于美国。公路通车里程数达 340 万公里，高速公路 8.5 万公里，一级公路 2.74 万公里，为推动中国现代化建设发展做出了突出贡献，但我国公路的区域性建设发展还不平衡，西部黄土地区的高速公路建设密度与东部沿海地区的公路建设密度相差较大，随着西部大开发的继续深入，党中央采取多种有效政策措施加大对西部地区高速公路建设的投资力度，带动了西部地区高速公路建设投资规模的增长。高速公路建设的发展使西部交通条件得到了很大的改善，但是原有的高速公路的设计通行能力仍然不能满足目前交通需求，这与急剧增长的交通需求成为目前最主要的矛盾，为了缓解这2一矛盾，经研究论证分析，采取对原
3、有高速公路路基进行拓宽改建是最有效措施，因此开展高速公路拓宽路基大比尺沉降性状研究具有重要的研究意义。 2、大比尺试验模型 对于目前国内外高速公路拓宽路基工程技术研究措施，基本都是根据现场试验和小比尺室内模型试验来分析得出结论，这对路基拓宽工后产生的差异沉降控制也起到了一定的作用。现场测试分析方法比较单一，不能进行深入综合分析；小比尺模型试验只能简单模拟均匀的沉降特征，无法有效的完成地基由不均匀沉降引起的盆形曲线模拟，即小比尺模型试验有很大的局限性，简化近似较多，不能进行具体系统的试验分析。从而导致目前对拓宽路基差异沉降性状的规律及其主要影响因素认识尚不够深刻， 为了更好真实的研究分析高速公路
4、拓宽路基沉降性状，本大比尺模型试验利用长安大学路基沉降模拟试验室的有利条件，克服了上述现场试验和小比尺模型试验的不足之处，以全新的角度对高速公路拓宽性状采用了 1：1 大比尺室内模型试验。既能真实的模拟现场施工过程，发挥其原型条件下测试的直观性，又能充分发挥室内试验测定的系统性、稳定性和准确性，以便得出可靠的大比尺模型试验结论。 大比尺路基沉降模拟试验台是由升降系统、支撑系统和控制系统三大部分构成： 升降系统，由 138 个变速螺旋式电机和量程为 100t 的千斤顶组成，见图 2.1。 3图 2.1 升降系统 3、试验方案设计 模型是对实体的特征和变化规律的一种定量的抽象，而且是对那些所要研究
5、的特定的特征的定量抽象。模型能在所要研究的主题范围内更普遍、更集中、更深刻地描述实体的特征。通过建立模型而达到的抽象反映了人们对实体认识的深化，是认识论的一个飞跃。模型的作用不在于也不可能完全表达实体的一切特征，而是在于它能表达主要特征，特别是表达我们最需要知道的哪些特征。从这个意义上讲，模型又优于实体，因为模型能更深刻、更集中地反映客观事物的主要特征和规律。 本次大比尺模型试验属于结构破坏性试验，其主要目的是研究路基结构在差异沉降过程中的破坏形态及其发生和发展的过程，找出结构破坏的薄弱部位，以便加以增强和改进，总结和积累相关的实践经验，为以后高速公路拓宽路基的设计方案提供有利的设计参数。 4
6、、结语 针对黄土地区高速公路拓宽路基自重作用引起的差异沉降，采用室内大比尺模型试验，在模型中埋设压力盒、单点沉降计和柔性位移计，研究新老路基差异沉降性状和拼接部位铺设土工格栅的作用机理，得出以下结论： 1、在新老路基基底部位，新老路基拼接处和新路基坡脚处最易破坏；新老路基地基差异沉降量达到 9cm 时，路基与路面存在轻微的脱空；差4异沉降量达到 16cm 时，老路基由于受拉导致土体纵向发生楔形断裂；新路基坡脚土体一直处于反压状态，实际施工中应对该薄弱部位采取合理的防治措施。 2、在新老路基基底部位，新老路基拼接处和新路基坡脚处最易破坏，施工中应对该薄弱部位采取合理的防治措施；路基土体最大差异沉
7、降发生在新加宽路基的形心下方位置；路面的沉降量最小，发生在新加宽路基的路肩部位；新老路基拼接处埋设土工格栅对缓解路基土体差异沉降效果不明显，但使路基土体的变形协调趋于一致，实际工程中不能片面的强调土工格栅在新老路基中的作用。 3、拓宽新老路基拼接处沉降最大，新路基路面的最大沉降量发生路肩部位，数值模拟结果与大比尺模型试验数据基本吻合；新加宽路基不同压缩模量对路基差异沉降影响大于老路基不同模量的影响程度；新拓宽路基宽度相同而填筑高度不同的情况下，随着填筑高度的不同，差异沉降曲线最大沉降量向路基外侧偏移。 4、新老路基拼接处埋设土工格栅对缓解路基土体差异沉降效果不明显，但相对于未加土工格栅的路基，
8、加筋能使松散土体形成板结复合体；路基底部的土工格栅受力远大于上部受力情况，使路基土体的变形协调趋于一致，实际工程中不能片面的强调加筋材料在新老路基中的作用。 参 考 文 献 陈海珊,胡永深.广佛高速公路加宽工程的软基处理J.广东公路交通,1998,3：4750 孟庆山,孔令伟,郭爱国,胡明鉴,刘观. 高速公路高填方路堤拼接离5心模型试验研究J. 岩石力学与工程学报.2007.3：580586. 熊 冰, 胡小明. 离心模型在黄土路基工程中的试验技术研究J. 岩石力学与工程学报.2007.6：6265. 陈 磊,刘汉龙,陈永辉.高速公路拓宽工程地基处理效果的数值分析J. 岩土力学 2006.11：20662070.
