[发明专利]一种软土路基弯沉盆形状的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路检测领域，尤其涉及一种软土路基弯沉盆形状的预测方法。

背景技术

在软土地基上修建路堤时，最为常见的问题之一是在地基横断面上形成弯沉盆，即路中对应的地基沉降量最大，越向两侧沉降量越小，足够远处时，沉降量为零，进而形成了马鞍形的弯沉盆。由于软土地基的长期固结，弯沉盆的最终形状需要一定时间才能完成。弯沉盆的形状对于确定路堤填筑和路面铺设的横断面形状至关重要，如在路堤填筑时，必须考虑到弯沉盆的形状，路中部分填筑的高程比路肩部分要高。目前，对于路基弯沉盆形状的确定，一般是在现场利用沉降观测设备观测路中、路肩和坡脚等几个位置的沉降量，结合最终沉降量预测模型，如指数模型、双曲线模型和灰色理论模型等计算出不同位置的沉降量，然后绘制出弯沉盆的最终形状。这些现场实测的方法耗时耗力，效率普遍较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以预测软土路基弯沉盆形状的方法，通过该方法，可以预测出路基弯沉盆的形状，进而对路堤填土和路面进行合理的设计，具有使用方便、效率较高的优点。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种软土路基弯沉盆形状的预测方法，包括以下步骤：

步骤1)将路堤断面的梯形根据面积相等的原则等效成矩形，确定等效后的路堤宽度b，

式中，b₁为路堤顶面宽度，b₂为路堤底面宽度；

步骤2)以路中轴为对称轴，在路中轴一侧将路堤下方的路基表面等分成a段，a≥5，在路堤坡脚外侧再划出相同长度的a段，每等分段的长度为b/2a；其中，O为路中轴和路基的交点，P₁、P₂、P₃、…、P_2a为路基等分点；

步骤3)分别计算路基表面各点O、P₁、P₂、P₃、…、P_2a位置处的竖向附加应力σ_zi，

式中，σ_zi为i点处的竖向附加应力，i＝O、P₁、P₂、P₃、…、P_2a；p为路堤填土荷载，其中，p＝γD，γ为路堤填土重度，D为路堤填土高度；ni＝x_i/b，x_i为i点至O点的距离；m＝z/b，z为地基深度；

步骤4)分别计算路基表面各点O、P₁、P₂、P₃、…、P₁₀位置处的地基沉降量S_i，

式中，j为从地基表面起算的土层编号，ju和jv分别为第j土层的上边界和下边界离路基表面的深度；E_sj为各层土体的压缩模量；

步骤5)以O点为坐标原点、路中轴为y轴、路基表面为x轴绘制坐标系，在坐标系中绘制出对应路基表面各点的地基沉降量S_i，用样条曲线将各点的地基沉降量S_i进行连线，形成的曲线以y轴为对称轴，绘制对称曲线，两条曲线的连线为弯沉盆形状。

本发明的有益效果是：本发明可以在道路施工前期预测出路基弯沉盆的形状，进而对路堤填土和路面进行合理的设计，具有使用方便、效率较高的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例

某道路为城市一级快速路，其中约500m长度的路基穿越海相沉积的软土地基，A位置处的软土层厚达8.7m，下部为全风化花岗岩，地下水位为0.5m，路堤设计填土高度为2.5m。经室内土工试验，测得软土的压缩模量为2.4MPa，全风化花岗岩的压缩性较低，故其压缩量不计入沉降量。路堤顶部宽度为50m，底部宽度为55m，填土重度为19.0kN/m3。

如图1所示，本实施例中，以路中为对称轴将路基划分区间，在路中一侧将路堤下方的路基等分成五段，在路堤坡脚外侧再划出相同长度的五段，其中，O为路中轴和路基的交点，P₁、P₂、P₃、…、P₁₀为各等分点；