摘 要：為評價淤背區(qū)新建道路沉降對黃河大堤安全的影響，基于黃河淤背區(qū)路用粉土試驗結(jié)果，提出黃河淤背區(qū)粉土累積應(yīng)變預(yù)測模型和路基沉降計算方法。結(jié)合路基內(nèi)部應(yīng)力計算結(jié)果，采用分層總和法對循環(huán)荷載作用下淤背區(qū)路基沉降與路堤填筑引發(fā)的施工期沉降進(jìn)行計算分析。結(jié)果表明：車輛通行初期沉降發(fā)展較快，對大堤影響顯著，沉降主要集中在路基上部５０ ｃｍ 內(nèi)。沉降和大堤安全受汽車軸重和超載影響顯著，車流量影響次之，路堤高度和地下水埋深影響較小，沉降與超重倍數(shù)成冪函數(shù)關(guān)系。路堤高度每增加１ ｍ，施工期沉降增加約５０ ｍｍ。路基總沉降量隨車重、路堤高度、車流量、超載倍數(shù)的增大而增大，隨地下水埋深的增大而減??；工后沉降比隨軸重、超載倍數(shù)、車流量的增大而增大，隨路堤高度增加而減小，且近似成反比例關(guān)系。為保證大堤安全，淤背區(qū)路段應(yīng)控制車輛軸重、超載及車流量。

關(guān)鍵詞：黃河淤背區(qū)；累積沉降；循環(huán)荷載；粉土路基；大堤安全

中圖分類號：Ｕ４１１；ＴＶ８８２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１１．００８

引用格式：王緒，張?zhí)旌剑澹S河淤背區(qū)高等級公路路基沉降及其對大堤安全的影響分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１１）：４９－５５．

０ 引言

黃河大堤鄭州段作為黃河下游防洪體系的重要組成部分，起著保護(hù)沿岸地區(qū)人民生命財產(chǎn)安全、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的作用。河南省道３１２ 鄭州段改建工程是鄭州黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展核心示范區(qū)的重要通道，其中Ｋ３９＋１００—Ｋ５２＋７００ 段修建在黃河大堤淤背區(qū)上，在高等級公路建設(shè)中尚屬首次。黃河淤背區(qū)是將含沙量大的黃河水引至黃河堤防工程的背河側(cè)沉沙落淤形成的區(qū)域，粉土含量較大。實踐表明，粉土路基在車輛動荷載作用及自身物理力學(xué)狀態(tài)變化下易產(chǎn)生唧泥翻漿、路基下沉等病害［１－２］ 。公路在運營期間，在車輛循環(huán)荷載的反復(fù)作用下會產(chǎn)生不同程度的沉降變形。過大的累積沉降會增加車輛行駛風(fēng)險，影響道路安全運營，甚至危及黃河大堤的安全。

循環(huán)交通荷載下路基沉降的計算方法已有大量研究成果。胡安峰等［３］ 基于試驗結(jié)果提出了考慮超靜孔隙水壓和循環(huán)荷載的剛度衰減模型及有效應(yīng)力計算公式，建立了循環(huán)荷載作用下飽和軟土的路基沉降計算方法。為進(jìn)一步研究軟土的沉降規(guī)律，分析土體參數(shù)對沉降的影響，吳鐘騰等［４］ 基于室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)，探討了循環(huán)動應(yīng)力比、固結(jié)圍壓和循環(huán)荷載次數(shù)等因素對沿海地區(qū)軟土路基沉降規(guī)律的影響。對于其他類型軟土，不同學(xué)者提出了不同的計算方法，如：劉維正等［５］ 基于三軸試驗結(jié)果提出了結(jié)構(gòu)性土的累積應(yīng)變預(yù)測模型，并結(jié)合分層總和法提出了交通荷載作用下結(jié)構(gòu)性軟土地基長期沉降的計算方法；李劍等［６］ 基于時間效應(yīng)的壓縮層厚度計算方法，結(jié)合大量試驗數(shù)據(jù)得到的沉降修正系數(shù)和沉降完成比例，提出了適用于高速鐵路中低壓縮性土路基工后沉降的計算方法；董立山等［７］ 通過黃土固結(jié)蠕變試驗提出黃土蠕變變形本構(gòu)模型，并基于高斯理論曲線提出考慮黃土蠕變變形的路基沉降預(yù)測方法，發(fā)現(xiàn)蠕變變形受高含水率與較大固結(jié)壓力影響較大。除此之外，邊界條件也是影響土體沉降的因素之一。賈金青等［８］ 通過室內(nèi)試驗建立了路基壓實黃土的側(cè)向應(yīng)變模型，提出了考慮剛?cè)徇吔鐥l件和側(cè)向變形的黃土路基沉降計算方法，發(fā)現(xiàn)剛?cè)徇吔鐥l件對沉降計算有顯著影響。圍壓直接影響土體強度，也對沉降有一定影響。趙程斌等［９］ 把基于Ｊ．Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ 解計算的土體空間應(yīng)力狀態(tài)引入沉降計算模型，提出將圍壓參數(shù)引入重塑黃土沉降計算的方法，研究發(fā)現(xiàn)重塑黃土的壓縮變形與偏應(yīng)力、含水率均正相關(guān)，與圍壓負(fù)相關(guān)。土是由顆粒構(gòu)成，又受歷史應(yīng)變影響。管凌霄等［１０］ 基于考慮顆粒材料系統(tǒng)流動性及歷史應(yīng)變的狀態(tài)演化模型，提出預(yù)測長期循環(huán)荷載作用下路基累積變形的計算方法，并開展路基累積沉降變形縮尺模型試驗，驗證了預(yù)測模型的合理性；胡靜等［１１］ 基于Ｂｉｏｔ 理論建立了２．５ 維有限元分析模型，提出了循環(huán)荷載作用下的路基累積沉降計算方法，發(fā)現(xiàn)水位抬升、列車軸重等對路基動力響應(yīng)與長期沉降的影響顯著；陳柏文等［１２］ 基于已有研究成果，利用泥沙絮凝分形理論和修正的絮凝體粒徑，推導(dǎo)出了絮凝體沉降速度計算公式。

現(xiàn)有的路基沉降計算方法主要是針對軟土和黃土路基的，尚沒有針對黃河淤背區(qū)粉土路基的沉降計算方法，而黃河淤背區(qū)粉土因其自身獨特的物理力學(xué)性質(zhì)和工程地質(zhì)環(huán)境，并且緊靠黃河大堤，使得路基沉降具有一定的特殊性。為保證淤背區(qū)道路和黃河大堤的安全，本文基于淤背區(qū)路用粉土試驗數(shù)據(jù)，提出黃河淤背區(qū)粉土的累積應(yīng)變預(yù)測模型，結(jié)合路基內(nèi)部應(yīng)力計算結(jié)果，采用分層總和法計算循環(huán)交通荷載作用下黃河淤背區(qū)路基沉降，分析車輛類型、路基高度、地下水埋深、車流量和車輛超載對淤背區(qū)路基沉降的影響及對黃河大堤安全的影響。

１ 沉降計算簡化模型

１．１ 工程背景

省道３１２ 鄭州段道路設(shè)計寬度為４６ ｍ，雙向六車道，設(shè)計速度１００ ｋｍ／ ｈ，其中利用淤背區(qū)填筑路基長度１３．６ ｋｍ，路基距離黃河大堤最近處僅５３ ｍ 且連為一體，淤背區(qū)平均高度５～６ ｍ，填土高度最小為３ ｍ，最大為７ ｍ，路基和下部地基土質(zhì)以粉土和粉質(zhì)黏土為主，地下水埋深約為１０ ｍ，路基和黃河大堤位置關(guān)系如圖１ 所示。

黃河淤背區(qū)有獨特的工程特性和演變規(guī)律，其土質(zhì)松軟，在道路建設(shè)階段和道路運營階段，上部填筑路堤在自重和車輛荷載的反復(fù)作用下會產(chǎn)生較大的沉降變形，從而影響道路正常運營，甚至危及黃河大堤安全。

１．２ 循環(huán)荷載下淤背區(qū)沉降計算模型與方法

通過建立符合路基沉降規(guī)律的應(yīng)變與加載次數(shù)之間的關(guān)系，實現(xiàn)路基沉降的計算和預(yù)測，主要考慮循環(huán)荷載的作用次數(shù)、填土類型、荷載大小等因素的影響?；诖耍停铮睿椋螅恚椋簦?等［１３］ 提出了路基塑性應(yīng)變指數(shù)模型：

εｐ ＝ ａ Ｎｂ （１）

式中： εｐ 為塑性累積應(yīng)變，Ｎ 為循環(huán)加載次數(shù)，ａ 為材料參數(shù)，ｂ 為雙對數(shù)坐標(biāo)系中加載Ｎ 次后應(yīng)變發(fā)展線近似直線的斜率。

隨著沉降理論的進(jìn)一步發(fā)展，越來越多的沉降計算模型被提出［１４－１９］ ，萬永帥［２０］ 通過對路用黃河泥沙進(jìn)行一系列動態(tài)三軸試驗，得到路用黃河泥沙的應(yīng)變計算模型：

εｐ ＝ εｐ１０００（Ｎ ／ １ ０００）ｂ （２）

ｂ ＝ ｉ ＣＳＲｋ （３）

式中： εｐ１０００ 為達(dá)到加載次數(shù)為１ ０００ 時對應(yīng)的累積塑性應(yīng)變，ＣＳＲ 為循環(huán)應(yīng)力比，ｋ、ｉ 為擬合參數(shù)。

從文獻(xiàn)［２０］簡化模型中發(fā)現(xiàn)在循環(huán)應(yīng)力比較小或較大時，隨荷載作用次數(shù)增加，累積塑性應(yīng)變過大，出現(xiàn)失真，故本文基于文獻(xiàn)［２０］試驗數(shù)據(jù)，對εｐ１０００ 和ｂ 進(jìn)行擬合，提出適用于黃河淤背區(qū)全路基高度的路基塑性應(yīng)變模型：

εｐ ＝ （２．３５５ ８ ＣＳＲ１．８７４ ８）（Ｎ／ １ ０００）０．６１７ ４４（ＣＳＲ＋１） －８．７１６ １７＋０．０６９ ３４（４）

基于該模型，結(jié)合分層總和法，使用式（５）進(jìn)行循環(huán)荷載作用下淤背區(qū)路基沉降計算。

Ｓｔ ＝ Σｎｉ ＝ １εｐｉ Ｈｉ （５）

式中： Ｓｔ 為循環(huán)交通荷載作用下的路基沉降量， Ｈｉ 為分層ｉ 的厚度， εｐｉ 為分層ｉ 的應(yīng)變，ｎ 為路基分層數(shù)。

１．３ 施工期沉降計算

在路堤填筑施工過程中，地基在上部路堤自重作用下產(chǎn)生沉降，即施工期沉降。在施工期沉降計算中，可把路堤簡化為梯形條形荷載，把地基簡化為半空間無限體，地基在荷載作用下的壓縮沉降可通過壓縮固結(jié)試驗?zāi)M。采用路基內(nèi)部應(yīng)力計算結(jié)果和壓縮固結(jié)試驗得到的ｅ—ｐ 曲線，結(jié)合分層總和法計算施工期沉降量：

式中： Ｓｃ 為施工期沉降量； ｅ１ｉ 為分層ｉ 初始孔隙率； ｅ２ｉ為分層ｉ 在路堤填筑后的孔隙率，由固結(jié)壓縮試驗得到的ｅ—ｐ 曲線確定。

１．４ 沉降計算參數(shù)

１．４．１ 動應(yīng)力σｄ

路基的動應(yīng)力由車輛行駛過程中的動荷載產(chǎn)生。已有研究［２１］ 表明地基土動應(yīng)力分布規(guī)律與靜力荷載引起的應(yīng)力分布規(guī)律相似，且車輛在高速行駛過程中與路面的接觸面相對較小，可將車輪荷載簡化為點荷載，因此路基的動應(yīng)力等于根據(jù)Ｊ．Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ 提出的應(yīng)力解析解計算的車輛靜載作用下路基土體附加應(yīng)力乘動載系數(shù)。文獻(xiàn)［２２］提出不利條件下最大動載系數(shù)為１．４５。由于本研究道路等級較高，路面相對較為平整，因此本文中動載系數(shù)取１．４０。交通荷載作用下路基內(nèi)部的動應(yīng)力采用式（７）計算得到。

式中： σｄ 為荷載作用下的動應(yīng)力， γ 為動載系數(shù)， σｚ１為車輛靜載作用下的豎向土體附加應(yīng)力，Ｐ 為車輪荷載，其他參數(shù)見圖２。

車輛荷載按表１ 計算，計算時考慮車輪間的相互影響。計算發(fā)現(xiàn)雙向六車道路面中其他車道的車輛作用對計算車道的動荷載有一定影響，故在計算中按六車道同時有車輛通行的情況，荷載取最不利位置。

１．４．２ 圍壓σ３ 及循環(huán)動應(yīng)力比ＣＳＲ

σ３ 為路基不同位置的土側(cè)壓應(yīng)力，根據(jù)式（８）計算（其中黃河淤背區(qū)粉土側(cè)壓力系數(shù)Ｋ０ 根據(jù)羅喆［２３］對回填土的調(diào)研結(jié)果?。埃福?，路基循環(huán)動應(yīng)力比ＣＳＲ按式（９）計算，路堤土質(zhì)及分層情況見表２。

σ３ ＝ σｖ ＝ Ｋ０Σ Ｈｉ γｉ （８）

ＣＳＲ ＝ σｄ ／ （２σ３） （９）

式中： σｖ 土的豎向動應(yīng)力， γｉ 為不同土層的土體容重。

１．４．３ 地基中附加應(yīng)力σｚ２

路堤重力荷載為梯形荷載，計算地基附加應(yīng)力時，將梯形荷載轉(zhuǎn)化為多個三角形荷載，如圖３ 所示。三角形分布條形荷載作用下，地基中任意一點Ｍ（ｘ，ｙ）的附加應(yīng)力可按式（１０）計算。

式中：Ｐ 為三角形分布荷載最大值； ｍ ＝ ｘ ／ Ｂ ， ｎ ＝ ｚ ／ Ｂ ，Ｂ 為坡腳處的路基寬度，ｘ 和ｚ 相對位置關(guān)系見圖３。

路基中軸線處附加應(yīng)力按式（１１）計算：

２ 計算結(jié)果分析

２．１ 交通荷載對路基沉降及大堤安全的影響

選定路堤高度為５ ｍ，地下水埋深為原地面線以下１０ ｍ，選取表１ 中不同車輛類型計算交通荷載作用下黃河淤背區(qū)路基的沉降，結(jié)果見圖４。交通荷載作用產(chǎn)生的路基沉降隨車輛作用次數(shù)的增加而增大，沉降發(fā)展規(guī)律表現(xiàn)為先快后慢。路基在不同車型（汽－１０、汽－１５、汽－２０、汽－３０、汽－５５，對應(yīng)車重分別為１００、１５０、２００、３００、５５０ ｋＮ）作用１ ０００ 萬次后分別產(chǎn)生５８．７、８８．２、１２３．３、１４０．１、１７８．４ ｍｍ 的沉降。車輛通行初始階段，沉降發(fā)展迅速，黃河淤背區(qū)修筑道路對黃河大堤的影響主要集中在道路通行初期，而在前１ ０００次車輛作用尤為明顯。當(dāng)車輛荷載達(dá)到１ ０００ 次時交通荷載作用下的路基沉降分別為１２．５、２４．５、４０．０、４３．４、５７．７ ｍｍ，分別為１ ０００ 萬次沉降總量的２１．３％、２７．７％、３２．４％、３１．０％、３２．３％。在不同車型條件下，相較于汽－１０，其他車型在１ ０００ 萬次荷載作用下路基沉降分別增加５０．３％、１１０．１％、１３８．３％、２０３．９％；２０ ０００次荷載作用下路基沉降分別增加８７． ８％、２０１．１％、２２９．４％、３３４．０％；１ ０００ 次荷載作用下路基沉降分別增加９５．４％、２１９．８％、２４６．８％、３６１．１％。隨車型由輕型車向重型車變化，路基沉降顯著增加，且這種現(xiàn)象在車輛通行初始階段更顯著。初期過快過大的路基沉降將會擾動黃河大堤周圍土體，導(dǎo)致土體發(fā)生側(cè)向變形，在降雨、地震等自然災(zāi)害發(fā)生時增加大堤失穩(wěn)的風(fēng)險，影響大堤安全。因此，在道路通車初期應(yīng)加強對大堤的安全性監(jiān)測，尤其在有重型車通行的路段。

圖５ 為循環(huán)荷載作用下不同埋深土層的沉降，可以看出路基沉降主要集中在路基上部５０ ｃｍ 內(nèi)，路基上部沉降隨著埋深增大快速減小，超過某一臨界值后，隨著埋深繼續(xù)增大，路基沉降平緩下降。重型車的臨界值較輕型車的大，且這種現(xiàn)象在重型交通荷載作用下更明顯。不同車型（從輕到重）條件下，當(dāng)路面厚度增加１０ ｃｍ 時，交通荷載產(chǎn)生的沉降分別減少８．４、１６．４、２６．７、２４．８、３３．１ ｍｍ；當(dāng)路面厚度增加２０ ｃｍ 時，交通荷載產(chǎn)生的沉降分別減少１３．２、２５．６、４１．９、３９．５、５２．７ ｍｍ?？梢姡瑢τ谥匦蛙囕v較多的道路，適當(dāng)增加路面厚度可以有效降低路基沉降和大堤發(fā)生破壞的風(fēng)險。在路面設(shè)計時可以根據(jù)道路通行車輛類型確定合適的路面厚度，保證道路沉降在可控范圍內(nèi)。

交通荷載引發(fā)的路基沉降可視為工后沉降，工后沉降與施工期沉降之和即道路建設(shè)運營的總沉降。圖６ 為車重對路基沉降的影響曲線，可以看出隨著車重的增加，路基的總沉降和工后沉降比隨之增大，且隨車重的變化速率在２００ ｋＮ 發(fā)生劇烈變化。分析認(rèn)為前三種車型的軸型一致，隨車輛荷載增加每個車輪分擔(dān)的荷載與車重近似等比例增加，而后兩種車型的軸數(shù)和軸距隨著車重增加發(fā)生變化，與同種軸型相比，各個車輪所承擔(dān)的荷載顯著降低，從而導(dǎo)致沉降隨車重的變化速率變小，可見同一車重條件下增加車輛軸數(shù)可有效減小路基的工后沉降，同時也能提高大堤在道路運營過程中的安全性。

２．２ 路堤高度對路基沉降及大堤安全影響

選定汽－１５ 車型作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，地下水埋深為原地面線以下１０ ｍ。路堤高度對路基沉降的影響如圖７所示。隨著路堤高度由３ ｍ 增加到７ ｍ，循環(huán)荷載作用下的路基沉降增大１ ｍｍ 左右，施工期沉降和總沉降呈線性增大，路堤高度每增加１ ｍ，施工期沉降增大約５０ ｍｍ。工后沉降比隨路堤高度增加而減小，近似滿足反比例關(guān)系?？梢?，路堤高度對施工期沉降影響顯著，對交通荷載作用下的路基沉降幾乎沒有影響。對于低矮路堤，交通荷載對其沉降影響較大，而高路堤的沉降主要發(fā)生在施工期，交通荷載引發(fā)的沉降占比較小。分析表明，增加路堤高度對大堤安全性影響主要集中在施工過程中，但計算發(fā)現(xiàn)沉降主要集中在路基上部，且不會發(fā)生過大變形。路堤高度的增加會提高下部淤背區(qū)土體的密實度，但不會導(dǎo)致土體過分?jǐn)_動而發(fā)生破壞，從而有利于大堤的安全。

２．３ 地下水埋深對路基沉降及大堤安全的影響

選定汽－１５ 車型作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，通過改變地下水埋深，分析地下水埋深對路基沉降的影響。從圖８ 可以發(fā)現(xiàn)路基沉降隨地下水埋深增大而減小，但對其影響較小。對于施工期沉降，路堤高度對其影響遠(yuǎn)大于地下水埋深的影響，地下水埋深對施工期沉降的影響受到路堤高度的影響，路堤高度分別為１、３、５、７ ｍ 時，地下水埋深從０ ｍ 增加到１０ ｍ，沉降分別減少１．３、３．７、５．７、７．４ ｍｍ，可見地下水埋深對高路堤施工期沉降的影響大于對低路堤的影響。對于工后沉降，地下水埋深對其影響同樣受到路堤高度的影響，但地下水埋深和路堤高度對其影響都較小。工后沉降隨地下水埋深增大而減小，且路堤高度越低，該現(xiàn)象越明顯。相較于高路堤，低路堤對地下水埋深更敏感，黃河淤背區(qū)土質(zhì)為粉土，其土體強度受含水量影響顯著，高地下水位將嚴(yán)重影響大堤的整體強度，為降低地下水埋深對大堤安全性的影響，在黃河淤背區(qū)路基建設(shè)中應(yīng)盡量避免低矮路基。

２．４ 交通量對路基沉降及大堤安全的影響

設(shè)定汽－１５ 車型作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，路堤高度設(shè)定為５ ｍ，地下水埋深為原地面線以下１０ ｍ，通過改變荷載作用次數(shù)計算車流量對路基沉降的影響。圖９ 為循環(huán)荷載作用下不同車流量的路基沉降隨時間變化情況，可以發(fā)現(xiàn)通車初期（前１０ ｄ）沉降快速增大；通車中期（１０ ｄ 至半年）沉降發(fā)展相對較快，但沉降速率不斷減??；通車后期（半年后）沉降發(fā)展緩慢，沉降速率趨于穩(wěn)定。隨著車流量增加，通車初期沉降發(fā)展加快，且初期沉降增大；通車中、后期沉降速率增大。說明較大車流量對大堤安全有一定的負(fù)面影響，且在通車初期影響明顯。

圖１０ 為車流量對路基沉降的影響，可以發(fā)現(xiàn)循環(huán)荷載作用下的路基沉降和路基總沉降均隨車流量增加而增大；工后沉降比隨車流量增加而增大，增大速率隨車流量增加略有減小。車流量對循環(huán)交通荷載作用下的路基沉降影響較為顯著，對大堤的安全性影響介于車輛類型與地下水埋深之間。

２．５ 超載對路基沉降及大堤安全影響

設(shè)定汽－１５ 車型作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，路堤高度為５ ｍ，地下水埋深為原地面線以下１０ ｍ，通過改變車輛自重研究車輛超載對路基沉降的影響。圖１１ 為超載對路基沉降的影響，可以看出循環(huán)荷載作用下路基沉降和路基總沉降隨超重倍數(shù)的增大而增大，成冪函數(shù)關(guān)系，即Ｓ ＝３５５．１＋１２７．４Ｘ１．３７８（Ｘ 為超重倍數(shù)，Ｓ 為總沉降），兩種沉降隨超載倍數(shù)的增大迅速增大。同時，超載對大堤安全影響十分顯著，計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)超載倍數(shù)達(dá)到３時，路基表面１０ ｃｍ 分層的計算沉降已超過１０ ｃｍ，說明此時路基表層的土體結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生破壞，土體受到車輛荷載作用發(fā)生劇烈變形，大堤整體穩(wěn)定性遭到破壞，在降雨等情況下發(fā)生整體失穩(wěn)等災(zāi)害的可能性大幅提高。為保護(hù)大堤安全，提高道路使用壽命，應(yīng)嚴(yán)格限制超載車輛駛?cè)氲缆贰?/p>

通過改變車輛自重和車型，對比同一自重條件下超載和車型對路基沉降的影響，見圖１２。同一車重條件下，車輛超載時循環(huán)荷載作用下的路基沉降、路基總沉降和工后沉降比的影響大于車輛類型的影響。循環(huán)荷載作用下車重為３００ ｋＮ 的超載沉降為２２６．５ ｍｍ，大于汽－５５ 的路基沉降１７８．４ ｍｍ，可見車輛超重對循環(huán)荷載作用下路基沉降影響劇烈。汽－２０ 相較于汽－１５ 改變了各軸所承擔(dān)荷載的比例，汽－３０ 相較于汽－１５ 改變了軸數(shù)，改變軸數(shù)和各軸所承擔(dān)荷載的比例都可以改變循環(huán)荷載作用下路基沉降、總沉降和工后沉降比。從曲線斜率可以看出，改變軸數(shù)對循環(huán)荷載作用下的路基沉降、路基總沉降和工后沉降比的減緩效果優(yōu)于改變各軸所承擔(dān)荷載的比例，這一現(xiàn)象在圖５中也有體現(xiàn)?？梢?，超載對路基沉降和大堤安全的影響大于車重的影響，在道路運營過程中，限制超載比限制車重更為重要。

３ 結(jié)論

本文基于黃河淤背區(qū)路用粉土試驗數(shù)據(jù)并結(jié)合工程實際，提出了循環(huán)荷載作用下黃河淤背區(qū)粉土的累積應(yīng)變預(yù)測模型及路基沉降計算方法。淤背區(qū)路基緊鄰黃河大堤，特殊的位置關(guān)系使其對大堤安全影響較大，本文分析了各種因素對路基沉降及大堤安全的影響，結(jié)論如下：

１）黃河淤背區(qū)粉土路基的沉降發(fā)展規(guī)律為先快后慢，在車輛通行初始階段沉降發(fā)展迅速，大堤安全性較差，循環(huán)荷載作用下的路基沉降主要集中在路基上部５０ ｃｍ 以內(nèi)，重型車表現(xiàn)更為顯著，并且對大堤安全性影響顯著，可以適當(dāng)增加路面厚度以減少路基沉降。路基總沉降和工后沉降比隨車重增加而增大，增大速率與車輛軸型有關(guān)。

２）路堤高度主要影響施工期沉降，路堤高度每增加１ ｍ，施工期沉降增大約５０ ｍｍ；工后沉降比隨路堤高度增加而減小，近似符合反比例關(guān)系。較高路堤對大堤安全有利。地下水埋深對路基沉降影響較小，且受路堤高度影響，低路堤、高地下水位時路基工后沉降較大，不利于大堤安全，設(shè)計中淤背區(qū)路段應(yīng)盡量避免低矮路基。

３）循環(huán)荷載作用下的路基沉降隨車流量增加而增大，車流量對其影響程度介于車輛類型與地下水埋深之間?？偝两岛凸ず蟪两当入S車流量增加而增大，車流量過大對大堤安全有一定危害。

４）車輛超載對循環(huán)荷載作用下路基沉降和大堤安全的影響大于車型的影響，循環(huán)荷載作用下路基沉降和路基總沉降隨超載倍數(shù)的增大而增大，與超載倍數(shù)成冪函數(shù)關(guān)系。車輛超載對大堤危害顯著，超載過大會導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，影響大堤整體穩(wěn)定性。

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【責(zé)任編輯 許立新】

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