黄泛区粉性土是沿黄公路工程建设中最主要的路基填料,级配不良,具有难压实和压实后易变形的特点。黄泛平原高速公路基本采用半刚性路面结构,因此路基的变形是导致路面早期破坏的重要因素之一。公路工程界对路基的沉降变形问题研究还不十分深入。高速公路的快速发展,对其路基不可能预留充分的固结沉降时间,这就要求对运营期的路基沉降变形实施有效的预控手段。对黄泛区粉性土路堤在不同行车荷载、不同压实度、不同填筑高度下的沉降变形状况,用有限元方法进行计算分析,进而提出粉性土路堤设计指标、质量控制标准的改进建议是十分必要的,对我省黄泛区的高速公路建设具有重大的理论和工程实践意义。 由于粉性土的性态十分复杂,理论解析法求解路基变形问题困难很大,有限元法是求解复杂土力学问题的有力工具。为解决路基土力学课题,分析时多采用与岩土材料力学性质相适应的弹性、粘弹性以及塑性理论。路堤作为带状构造物,其变形主要为竖向变形,在分析中将其视为平面应变问题。本文采用典型的路基断面和路面结构形式,用有限元方法分析路堤在不同行车荷载、不同压实度、不同填筑高度下的沉降变形状况,对比了部颁压实度标准和强化压实标准,超载以及固结沉降对路堤变形的影响。分析计算结果发现:路堤内应力和变形随填筑高度逐步增大,当路堤填高大于8m时路基顶面弯沉就超过了半刚性沥青路面对其的要求。车辆荷载应是影响路堤变形、应力和应变状态的主要因素,超限车是影响路堤变形的关键因素,会导致基层板底的弯拉应力急增,使路面始终处于疲劳弯拉状态。固结沉降对透水性好的粉性土路堤的作用较大,是影响路堤变形的另一重要因素。 本文的研究得出如下主要结论: 1.粉性土是一种具有特殊工程性质的土类,现行规范把粉性土作为一个独立的土类区别于砂性土和粘性土,是科学的。 2.过高的粉性土路堤产生的变形,足以超过路基顶面的容许弯沉,使运营中的路面结构始终处于较高的疲劳弯拉状态。 3.提高压实度可以减少路堤的变形,增加路堤的承载力。