含水量对季冻区路基强度及路面结构力学响应的影响

发布时间：2020-02-22 13:07

【摘要】：对季冻区路基路面的力学性能进行相关研究。测试不同深度位置处路基土体的含水量,并对路基土体回弹模量的影响因素进行试验分析,探讨了不同路基含水量下的路面结构力学响应情况。结果表明:冻融循环明显降低土体的强度,但到第6次冻融循环后,土体的强度基本趋于平稳;随着含水量的增加,土体强度减小的趋势逐渐变缓,因此,冻融循环作用对较为干燥状态土体的影响是较大的;路表弯沉、半刚性基层层底拉应力和土基顶压应变与路基含水量及轴载呈正相关关系,其中与轴载近似呈线性关系。沥青层层底拉应变远远低于疲劳极限,因此发生疲劳损伤的概率很小;随着轴载的增加,半刚性基层疲劳寿命逐渐减小,趋势逐渐变缓,含水量增加时半刚性基层疲劳寿命有类似的变化规律,因此为降低半刚性基层发生疲劳破坏的概率,需严格控制土基的含水量及行车荷载。
【图文】：

路基含水量,现场实测,状况,含水量

大物理力学指标对路基的影响最大。考虑到现场土多为黏性土，由于毛细作用，不同深度位置处的含水量不同，，路基土的冻融效果也明显不同，因此笔者将路基含水量作为主要研究因素。为准确反映不同区域内冻土路基的性能及路面的力学性能情况，笔者对现场不同位置处路基土体的含水量进行测试，并对路基土体强度的影响因素进行试验分析，对不同路基含水量下的路面结构力学响应情况展开研究。１季冻区含水量现场调查为了揭示季冻区含水量的真实分布状态，在季冻区的路基土取样测试不同深度处的含水量，测试结果见图１。由图１可以看出，不同深度处的路基土体含水量范围主要分布在１４％～２５％之间，路基的上下部位置明显高于一般情况下的含水量，且路基下部的含水量高于上部的含水量。这是由于路基顶部渗水作用及路基下部毛细管水上升作用程度不同而引起的。图１现场实测路基含水量状况２路基土回弹模量试验回弹模量是路基强度的重要指标，可以表征路基在瞬时荷载作用下的恢复变形情况［６］。在沥青混凝土路面设计时，用回弹模量及泊松比表征各结构

路基含水量,轴载,半刚性基层,作用相

图５不同路基含水量下沥青面层底最大弯拉应变和半刚性基层底最大弯拉应力与轴载的关系层不会发生疲劳破坏。由图５（ｂ）可以看出，轴载作用相同时，随着路基含水量的增加，半刚性基层层底拉应力逐渐增加，且趋势逐渐变缓，标准轴载作用下，路基含水量由１４％增加到１７％、由１７％增加到２０％时，半刚性基层层底拉应力分别增加１６．６％、０．８％。路基含水量相同时，随着轴载的增加，半刚性基层层底拉应力近似呈线性增加趋势，轴载由１００ｋＮ增加到１８０ｋＮ时，半刚性基层层底拉应力增加了８０％左右。由此可见，路基含水量与轴载对沥青层层底拉应变和半刚性基层层底拉应力有较大影响。（３）土基顶压应变。为研究土基顶压应变随路基含水量及轴载的变化规律，计算出不同条件下的土基顶压应变，结果见图６。由图６可以看出，轴载作用相同时，随着路基含水量的增加，土基顶压应变逐渐增加，且趋势逐渐变缓，路基含水量由１４％增加到１７％、由１７％增加到２０％时，沥青混凝土路面的土基压应变分别增加１８．８％、４．５％；路基含水量相同时，随着轴载的增加，沥青混凝土路面弯沉近似呈线性增加趋势，轴载由１００ｋＮ增加到１８０ｋＮ时，土基顶压应变增加了８０％图６不同路基含水量下土基顶最大压应变与轴载的关系左右。由此可见，路基含水量与轴载对土基的影响是显著的。３．３沥青混凝土路面疲劳寿命由前述分析可知，不同条件下沥青层层底的弯拉应变较小，发生疲劳破坏的概率很小，因此控制沥青混凝土路面疲劳寿命的是半刚性基层。（１）半刚性基层疲劳寿命公式。目前常用的半刚性基层疲劳寿命的经验

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