[发明专利]一种海砂路基中毛细水隔断层的设计方法

说明书

本发明涉及一种海砂路基中毛细水隔断层的设计方法，首先通过土水势理论计算毛细水最大上升高度，再确定是否设置毛细水隔断层，包括以下步骤：获取海砂路基的不同深度层土样；测定不同深度层土样的基质吸力s和孔隙水密度ρ_w，计算毛细水最大上升高度h_c；根据地下水位和计算的毛细水最大上升高度h_c确定是否设置毛细水隔断层。与现有技术相比，本发明先通过土水势理论判断毛细水可能上升的最大高度，再根据毛细水可能上升的最大高度和地下水位高度判断是否设置毛细水隔断层，在保证海砂路基隔断盐分的前提下，为节省工期和造价提供可能，节约资源，减少了对周围环境的影响，测定方法简单，具有实用性。

技术领域

本发明涉及土木工程中的路基填筑领域，尤其是涉及一种海砂路基中毛细水隔断层的设计方法。

背景技术

沿海地区路基填土不足，本着就地取材的原则，从技术、经济和环保的角度出发，可以利用改良的吹填海砂作路基填料，既保护了当地的生态环境和国土资源，又解决了当地缺乏路基填料的难题，有利于公路建设的可持续发展。

毛细水上升是路基中水分的主要补给来源，滨海地下水中含有盐分，在毛细力的作用下含盐水溶液上升，在地表蒸发导致盐分的析出和积聚，将海砂用于路基填筑时，可能会因毛细水上升而引起盐的积聚，产生盐胀变形、路面结构破坏等问题。目前在路基填筑时，一般都直接设置毛细水隔断层，但是，在有些环境下毛细水含盐溶液的运动不会对路基结构造成影响，按照常规施工要求设置毛细水隔断层会造成浪费。

对此，中国专利CN106599444A公开了一种盐渍土路基上盐分隔断处置方法，将非饱和土体路基中在毛细作用的影响下的水分运动和盐分作为溶质随水分运动而运动的溶质运移两个物理场耦合到一起，得出不隔断情况和局部隔断情况下非饱和土体路基的聚盐规律，确定合理的隔断长度。但是，该方法通过复杂的操作来模拟盐分的运动，只是用来确定隔断层的长度，虽然一定程度上避免了浪费，不过对于实际施工中隔断层的设置并没有太大的帮助。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种海砂路基中毛细水隔断层的设计方法，先通过土水势理论判断毛细水可能上升的最大高度，再根据毛细水可能上升的最大高度和地下水位高度判断是否设置毛细水隔断层，不需要复杂的模拟实验，就可以在保证海砂路基隔断盐分的前提下，节省工期和造价，节约资源，最大程度减少对周围环境的影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种海砂路基中毛细水隔断层的设计方法，首先通过土水势理论计算毛细水最大上升高度，再确定是否设置毛细水隔断层，包括以下步骤：

S1、获取海砂路基的不同深度层土样；

S2、测定不同深度层土样的基质吸力s和孔隙水密度ρ_w，按照以下公式计算毛细水最大上升高度h_c：

h_c＝s_max/(ρ_wmin*g)

其中：h_c为毛细水最大上升高度，s_max为不同深度层土样的最大基质吸力，ρ_wmin为不同深度层土样的最小孔隙水密度，g为重力加速度；

S3、根据地下水位和步骤S2中计算的毛细水最大上升高度h_c确定毛细水的顶部位置，比较毛细水的顶部位置和路面结构的底部位置，若毛细水的顶部位置低于路面结构的底部位置且距离大于预设定的安全阈值，则不设置毛细水隔断层；否则，设置毛细水隔断层。

进一步的，所述步骤S1具体为：通过原位取样获取海砂路基的土样，将土样去除首尾，沿高度方向均匀分层并标记各层土样。