软土地基的路基稳定性验算

【摘 要】路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定。而软土地基其自身的工程性质差，填土后受压可能产生测向滑动，或有较大的沉降，从而导致路基路面的破坏，一般要求采取适当的稳定措施。软土地基的稳定性验算是近年来高速公路设计中的一个关键环节，本文详细阐述了软土地基路基稳定性验算的几种方法：总应力法、有效固结应力法、有效应力法等。

【关键词】软土地基；路基稳定性；验算

【Abstract】Highway subgrade should have sufficient capacity to maintain the stability of the foundation ， because it has the greater loads laid on the natural foundation . The soft clay ground of their own poor nature of the works may occur due to slide or larger depression after filling ， resulting in the destruction of the road embankment and pavement ， while it has to take appropriate measures to meet the general requirements of the stability. Checking the stability of soft clay ground in highway design is a key element， in this paper elaborated on several ways about checking the stability of the soft soil subgrade：stress method， the effective consolidation stress method， effective stress method etc.

【Keywords】Soft clay ground； Atability of subgrade； Checking

1.引言

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。在这种细粒土软弱地基上修筑路基，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用的情况，大大降低公路的使用效果。我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。

2.临界高度的计算

软土地基的临界高度Hc，是指天然地基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。

2.1 均质薄层软土地基

3.路基稳定性的计算方法

软土地基的路堤滑动成圆弧滑动面，稳定性验算方法采用圆弧条分法，根据计算过程中参数选择不同，可分为总应力法、有效固结应力法、有效应力法等。

3.1 总应力法

当采用总应力法时，地基的抗剪强度采用总强度 ，或采用直剪快剪指标的 、 值，而路堤填料的抗剪强度则用直剪快剪指标，如图2-2，此时安全系数的表达式为：

总应力法中的抗剪强度指标可由十字板原位测定，也可从静力初探的 换算取得。在不少地区有经验公式可供参考。总应力法计算的 值主要是为快速施工瞬时加载情况下提供的安全系数，而从未考虑在路堤荷载作用下，土层固结所导致的土层总强度的增长。

3.2 有效固结应力法

有效固结应力法可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但它本身不计算固结度，只是把固结度作为已知条件。在路堤荷载作用下，达到某一固结度时，滑裂面上某一土条底面所出土层的软土抗剪强度有两部分组成，其一为未加荷前的土层天然强度 ，其二为路堤填筑后，固结过程所增加的强度 。此时安全系数 的计算如下式：

在上述计算公式中， 是一个土基在路堤自重作用下，固结过程中土基强度虽路堤附加有效固结应力增长的增长率，因而可以采用固结快剪（直剪）指标。此时的安全系数是考虑了固结作用，但是属于瞬时破坏的情况；也可以有效抗剪指标 ，但此时的安全系数表示考虑固结，且破坏是缓慢发生的（滑裂时有剪切引起的孔隙水压力能消散）。用有效抗剪强度指标比固结快剪指标所算得的安全系数应大一些。

值得注意的事，当固结度较小时，用有效固结应力法计算的安全系数不一定比用快剪指标的总应力法计算的安全系数大。

3.3 有效应力法（准毕肖普法）

毕肖普假定条件切向分力为零（即土条间合力方向为水平），我国学者对毕肖普法求安全系数 的公式进行了改进后，提出的准毕肖普法，其公式为：

准毕肖普法的优点：不需要事先知道孔隙水压力 ，符合有效应力原理，同时也考虑了地下水位对 的影响，但必须对每层土做三轴试验，在公路工程中要获得有效指标 和 需做大量的试验。此时可用固结快剪指标代入准毕肖普法中进行计算，一般固结快剪指标稍低于有效剪切指标，据它来设计是偏于安全的。

结语：

对于薄层软土，原则上应清除换土；软土层较厚时，如果填土高度 超过软土所容许的填筑临界高度 ，换土量较大，应采取加固措施。软土地基的加固方法很多，对于路基而言，由于填筑面积较大，要根据需要和可能，选择技术经济条件许可的最佳方案，择优而定。比较简易的加固方法是铺筑砂石垫层、修建反压护道、采用柴排等；必要时也可以考虑设置砂、石灰桩、水泥搅拌桩等加固措施。