1  計算模型及工況

1.1  計算參數(shù)

項目區(qū)域高液限土用石灰進(jìn)行改良，分別摻以4%、6%、8%、10%的石灰，由室內(nèi)試驗優(yōu)選可知：當(dāng)摻8%的石灰時，高液限土改良效果最佳。由實際地勘資料以及式樣土的各項實驗研究結(jié)果得到模型的計算參數(shù)，見表1所示。

                                                           表1  計算模型參數(shù)

1.2  計算工況

根據(jù)現(xiàn)場勘探情況及實際的具體施工方案，本文主要對交通荷載作用下改良前后高液限土路基的豎向、橫向位移以及內(nèi)力進(jìn)行分析。計算工況見表2所示。

                                                             表2  計算工況

1.3  模型的建立

                                                         圖1  計算模型

1.4  交通荷載

本項目所用汽車荷載模型表達(dá)式如下式所示，荷載與時間關(guān)系如圖2所示。：

式中，P0為車輪靜載；P為振動荷載幅值；w為振動圓頻率。

                                               圖2  車輛荷載與時間的關(guān)系

1.5  測點(diǎn)布置

在各工況沿公路豎向每2m設(shè)置一個監(jiān)測斷面，并在監(jiān)測斷面內(nèi)沿橫向共布置5個監(jiān)測點(diǎn)。提取在交通荷載作用下，路基各個位置的位移、內(nèi)力值等進(jìn)行承載效果分析。測點(diǎn)布置如圖3所示。

                                       圖3  測點(diǎn)布置圖

2  計算結(jié)果及分析

2.1  交通荷載作用下高液限土路基的縱向位移分析

交通荷載作用下高液限土改良前后路基豎向位移如圖4-5所示。分別提取改良前后高液限土路基模型最大沉降量，計算出高液限土路基的改良效果見表3所示。

圖4  改良前路基豎向位移云圖

                                          圖5  改良后路基豎向位移云圖

                                                   表3  最大彎沉值

由圖6-7可知，在交通荷載作用下，路基采用改良高液限土?xí)r，改良效果較明顯，最大彎沉值隨著路基填筑高度的增加而增加。路基采用原高液限土時最大彎沉值為1.33mm，路基采用改良高液限土時最大彎沉值為0.29mm，彎沉值較改良前減小78.20%，計算結(jié)果見表3所示。

分別提取出路面和路基各監(jiān)測點(diǎn)豎向位移數(shù)據(jù)，如圖5和圖6所示。計算出路基改良效果，見表4所示。

                                                                                                     圖6  路面豎向位移變化圖

                                                                                                       圖7  路基豎向位移變化圖

                                                                                                               表4  豎向位移值

由圖6可知，改良前后高液限土路基在交通荷載作用下，路面豎向位移趨勢基本一致，最大豎向位移均發(fā)生在道路中間部位。改良前后最大豎向位移分別為1.11mm和0.25mm，路基采用改良高液限土后路面最大豎向位移減小了77.48%。

由圖7可知，在交通荷載作用下，改良前后高液限土路基的沉降隨著路基填筑高度的增加而增加，路基豎向位移最大值處都發(fā)生在路基頂部，分別為1.11mm、0.24mm，采用改良高液限土后，路基豎向位移最大值較改良前減小了78.38%；其中在測點(diǎn)3處的豎向位移改良效果最優(yōu)，改良效果為78.79%。

2.2  交通荷載作用下高液限土路基的橫向位移分析

改良前后的高液限土路基在交通荷載作用下的橫向位移如圖8所示，其改良效果見表5所示。

                                                                                                    圖8  路面橫向位移變化圖

                                                                                                         表5  最大橫向位移值

由表5可知，在交通荷載作用下，路基采用原高液限土時路面最大橫向位移分別為0.00476mm，路基采用改良高液限土時路面最大橫向位移為0.00262mm，橫向位移減小44.96%。

2.3  交通荷載作用下高液限土路基的內(nèi)力分析

改良前后高液限土路基在交通荷載作用下的最大主應(yīng)力云圖如圖9-10所示。分別提取兩個工況下的主應(yīng)力最大值，并計算高液限土路基的改良效果。

                                                                                                  圖9  改良前路基最大主應(yīng)力云圖

                                                                                                 圖10  改良后路基最大主應(yīng)力云圖  

                                                                                                         表6  最大主應(yīng)力值

由圖9-10可知，在交通荷載作用下，主應(yīng)力等值線分布總體來說較為均勻，最大主應(yīng)力隨著路基高度的增大而增大，改良前后高液限土路基的最大主應(yīng)力分別為1.07MPa、0.4MPa，路基采用改良高液限土后最大主應(yīng)力減小了62.62%，見表7所示。

3  結(jié)論

（1）改良后高液限土路基的橫向、縱向沉降得到顯著控制，且路基主應(yīng)力得到明顯改善，故改良高液限土方法能提高路基穩(wěn)定性。

（2）改良前后高液限土路基在交通荷載作用下，路面沉降趨勢基本一致，最大沉降量均發(fā)生在道路中間部位，分別為1.11mm和0.25mm，說明在道路中間部位容易產(chǎn)生裂縫，造成道路病害，應(yīng)定期檢查維護(hù)。

（3）改良前后高液限土路基的沉降隨著路基高度的增加而增加，豎向位移最大值處均在路基頂部，分別為1.11mm、0.24mm，說明高液限土路基頂部穩(wěn)定性最差，應(yīng)作加固處理。