软土路基上路堤的稳定性分析

肖 潼

(贵州省交通建设咨询监理有限公司铜仁分公司)

1 软土路堤稳定性分析

(1)固结有效应力法

地基软土因排水固结作用，强度相应得到提高，但按照国结理论的概念，外荷载是假定瞬时施加的，事实上路堤填土是按照一定的施工速率逐渐填筑的。固结有效应力法考虑了软基路堤施工的这种实际情况。在强度很差的软基上修筑高路堤时，按照固结有效应力法对采取分期加载方法逐渐使地基强度固结提高后的安全系数进行验算，以保证路堤填筑过程中的稳定性要求。

固结有效应力法是在圆弧滑动面条分法的基础上进行的。图1 表示固结有效应力法检算软土地基上路堤稳定性情况。

图1 安全系数计算图示

稳定系数k 用下式计算

式中:cqi，φqi为地基土或路堤填料快剪试验测得的内聚力和内摩擦角;φqi为地基土固结快剪试验测得的内摩擦角;Ui为地基平均固结度。

(2)总强度法

用总强度法进行稳定分析时，采用的抗剪强度是以原位测试资料(十字板抗剪强度)，借用固结有效应力法计算地基强度随着固结增加的思想，采用强度增长系数计算固结过程中强度的增量，计算公式为

式中:Sui为换算十字板强度或直接由十字板试验得到的抗剪强度;mi为地基土层强度增长系数，按表1 取值。

稳定系数计算时，除按式(2)计算外，还需根据不同情况及获得的不同设计参数，采用不同的计算式。

稳定系数的计算中，考虑软土强度因排水固结而增长以及强度随着深度变化的规律时，计算见式为

表1 地基土层强度增长系数

式中:TI为地基分条重力在滑弧上的下滑力;TII为荷载分条在滑弧上的下滑力;L 为分条的弧长;h 为分条切入地基中深度;S0为软土地基天然强度的地面截距;λ 为软土地基天然强度随深度变化率。

2 软土地基上路堤的临界高度

在天然软土地基上，用通常速度施工，修筑一般断面的路堤所能填筑的最大高度，称为临界高度，以表示。软土地区地下水位高，若采用路堑形式，则堑坡稳定、基床处理等的费用会很大，且施工、运营养护也困难，故应避免。有条件时，路堤高度控制在设计临界高度以内可使地基加固处理大为减少。

临界高度的大小取决于软土的性质和成层情况，软土表层硬壳的厚度与性质、填料的情况等，临界高度仅作设计施工的参考依据。近似令φu=0 进行估算，计算式为

式中:Cu为地基软土的不排水抗剪强度;γ 为填土的重度。

3 软土地基沉降控制

软土地基沉降量计算时，其压缩层厚度应按附加应力等于0.1 倍自重应力确定。软土地基的总沉降量S 可按瞬时沉降(Sd)与主同结沉降(Sc)之和计算。对泥炭土、富含有机质黏土或高塑性黏土地层，可根据情况考虑次固结沉降(Ss)。

路基的工后沉降量及沉降速率应符合表2 的要求。

表2 公路路基容许工后沉降