高速公路路基填料承载比影响因素研究

因素，从土体的颗粒组成、矿物成分及其含量等方面 度、外部形状不同而不同。对于主要由粘土颗粒组成
就其对 CBR 值的影响进行了有益的探讨。
的土体，其剪切强度主要由粘聚力组成，大小取决于
1 路基填料的 CBR 值试验结果
土颗粒间的连结力，即土体的粘聚性与渗透性。因为 当土体中含有水分时，粘性土颗粒之间即产生不同厚
───────
基金项目：河北省交通厅资助项目（Y-030231） 收稿日期: 2004–12–29
98
岩土工程学报
2006 年
称，其 CBR 值却差异很大。
切强度主要由内摩擦力组成，包括颗粒间相对滑动时
本文结合在建的河北省青（岛）银（川）高速公 的阻力、抵抗颗粒滚动的阻力和颗粒之间互相嵌接形
路工程，研究了影响细粒土路基填料 CBR 值的主要 成的阻力。这些阻力因土体颗粒的粒度、强度、粗糙
Abstract: The California Bearing Ratio (CBR) denoted the potential strength of subgrade material and was an important index to evaluate its performance in expressway. In order to study the main influence factors of the CBR value of clay, the physical and chemical tests of fifteen groups of subgrade materials from the Qingdao-Yinchuan Expressway in Hebei Province were done. Based on the result of tests, that there was obvious difference between CBR values of clays with the same plastic index, the influence factors of CBR of expressway subgrade materials were studied, such as distribution of particle sizes of soils, mineral component and clay mineral component, and useful conclusions were gained. The main influence factors of CBR of expressway subgrade materials were the type and content of minerals component and the shape of distribution curve of particle sizes of soils. The CBR value decreased with the increase of clay-silt ratio. Key words: CBR; subgrade; influence factor; clay ratio silt; mineral component
图 2 表示#3、#13 土样的细粒组颗粒级配曲线。两 土样的塑性指数 IP 比较接近，分别为 8.1、8.5，为低 液限粉土（ML）。从图中看出，#3 土样细粒组颗粒分 析曲线相近于#13 土样，但#3 土样的粉粒含量大于#13 土样，且两者的粘粉比 m 分别为 0.179 和 0.219。CBR
3 颗粒组成对 CBR 值的影响
大量试验研究表明，土体的颗粒性质（粒径大小） 与粘聚力、内摩擦力的关系密切。土颗粒粒径愈大， 内摩擦力愈大而粘聚力愈小；土颗粒粒径越小，土壤 粘性愈强，粘聚力愈大而内摩擦力愈小。
对于基本不含粘性土颗粒的土（如碎石土），其剪
试验结果表明，#3 土样的 CBR 值为明显大于#13 土样。 当土中粘粒含量较小时，粘粒一般杂乱堆积在粉
YANG Guang-qing1, GAO Min-huan2, ZHANG Xin-yu2
(School of Civil Engineering, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang 050043, China; Qingdao-Yinchuan Expressway Construction Management Section in Hebei Province, Zhaoxian 051530, China)
1.77
8.92
3 65.32 11.74 25.77 17.67
8.16
2.74
12.04
1.96
10.53
4 75.44
8.65
28.94 18.85
10.15
2.67
12.81
1.81
5.74
5 73.75 18.87 30.03 19.54
10.51
2.71
15.22
1.85
6.64
6 81.66 10.06 30.52 21.53
2 路基填料 CBR 值影响因素
土体的剪切强度τ = σ tanϕ + c 。土体的剪切阻力 （剪切强度）取决于许多因素，即剪切阻力
= f (e,ϕ,C,σ ′, c′, H ,T ,ε ,dε , S) ，其中 e 为孔隙比，ϕ 为 内摩擦角，C 为土的矿物成分，σ ′ 为有效正应力，c′ 为内聚力，H 为应力历史，T 为温度，ε 为应变， dε
单位压力与标准压力之比作为材料的 CBR 值，它反 映了路基填料的强度指标。交通部现行的规范[4]明确 提出了路基不同部位填料的最小强度要求。
国内不少学者针对不同区域的公路路基填料进行 了很多研究，一方面对不符合填料强度要求的土体提 出了相应措施[5]，或力图寻找 CBR 值、压实度 K 以及 回弹模量 E 的相关关系，以便将路基设计、施工与施 工质量控制有机的结合在一起[6]。而广泛采用的细粒 土路基填料室内承载比试验结果表明：相同的土质名
第1期
杨广庆，等. 高速公路路基填料承载比影响因素研究
99
图 1 #2、#7 土样细粒组颗粒分析曲线 Fig. 1 The curves of fine grain distribution of #2 and #7
粒周围，而且粘粒的胶结作用较小，颗粒间接触基本 属于粉粒的接触，此时的主要基本结构为单粒体。而 当粘粒含量增加时，由于粘粒本身胶结作用的增长， 粘土颗粒便开始少量的堆积在一起，因其不可能悬浮
表 1 河北省青银高速公路沿线主要土样试验结果汇总表
Table 1 The test result of subgrade material in the Qingdao-Yinchuan expressway of Hebei Province
13 73.01 16.03 27.32 18.83
8.55
2.68
12.12
1.95
4.20
14 70.46 17.51 28.52 17.97
10.64
2.69
11.03
2.03
10.42
15 72.43 15.12 28.83 17.54
11.31
2.71
10.97
2.01
8.04
土壤定名
低液限粘土 低液限粉土 低液限粉土 低液限粘土 低液限粘土 低液限粉土 低液限粉土 粉质低液限粘土 粉质低液限粘土 低液限粘土 含砂高液限粘土 粉质低液限粘土 低液限粉土 低液限粘土 低液限粘土
为应变速率，S 为土的颗粒组成。 结合本次试验研究的实际，在相同的试验方法和
试验条件下，对应力历史相同，塑性指数相同（相近） 的土体而言，影响 CBR 值是为了表征材料的这种特性。 图 1 是#2 和#7 土样细粒组颗粒的级配曲线。根据
9.04
2.67
14.15
1.78
5.41
7 60.12 14.54 29.51 19.92
9.64
2.69
14.47
1.88
5.02
8 74.51 8.926 33.22 20.54
12.77
2.69
14.84
1.77
5.53
9 72.13 14.73 30.54 19.82
10.77
2.73
14.75
0前 言
加州承载比（CBR）试验是 1928 年美国加州公路 局在进行沥青路面破坏调查时，为比较材料的强度而 提出的[1]。CBR 值是反映在进行贯入试验之后，试件 中部分土体与整体之间产生相对位移（即剪切）时， 在滑动面（即剪切面）上所产生的抗剪切力特性的表 征，是土壤抗局部剪切力强度（潜在强度）的反映。 其值反映到公路路基上则是指路基的抗局部剪切力的 能力[2，3]。该试验就是模拟公路路基填料在满足压实 度的情况时，处于受水浸泡时的最不利环境下，土颗 粒间孔隙被水充填，填料联结强度降低的实际情况。 在公路路基设计中，不同的路基填料具有不同的贯入 度，其强度亦不同，因此采用在贯入量为 2.5 mm 时
中图分类号：TU431
文献标识码：A
文章编号：1000–4548(2006)01–0097–04
作者简介：杨广庆(1971– )，男，河北献县人，博士，教授，主要从事岩土工程方面的教学和研究工作。
Study on influence factors of California Bearing Ratio (CBR) of expressway subgrade materials
试验结果，#2 和#7 土样的塑性指数 IP 分别为 9.8、9.6， 数值比较接近，同属低液限粉土（ML）。从图中看出， #2 土样细粒组颗粒含量低于#7 土样，且两土样的粘粉 比 m（粘粒含量/粉粒含量）分别为 0.124 和 0.241， 而二者的 CBR 值分别为 8.9 和 5.0，相差较大。