新疆草原沼泽地区公路草甸层路基的力学特征研究

随着西部大开发的深入,新疆道路，尤其是国防公路、通营（团）公路、乡村公路得到了快速发展,这类公路的修建必须穿过大面积分布的草原沼泽地区。直接在草甸层上填筑路基、利用天然草甸层的类加筋特性，既可以增强公路路基的稳定性，又可以降低工程造价。近年来申请者结合新疆草原沼泽地区的相关科研项目对草甸层在工程中的应用做了一些初步尝试，然而关于草甸层的类加筋作用机理的系统研究目前尚属空白。鉴于此，本课题将结合实际需要，通过现场试验、室内试验和模型试验，研究典型草甸层的物理力学特性、类加筋作用机理、草甸层路基的的破坏模式及草甸层路基的沉降计算，为新疆草原沼泽地区公路设计规范的充实提供理论和应用依据。

草甸土层对路基的整体稳定性及沉降都会产生很大的影响。鉴于此，本项目针对新疆草甸土地区的公路开展了如下五方面的研究：.（1）草甸土的工程性质研究。针对现场取的典型草甸土原状样，测试了草甸土的比重、容重、烧失量、渗透系数、抗剪强度、无侧限抗压强度等物理力学指标，并将试验结果与国内外草炭土、泥炭、泥炭质土的工程特性进行了对比分析。.按照有机质含量分类，新疆兵团草甸土属于泥炭质土；其含水量处于泥炭质土的低限附近，而容重则高于一般泥炭和泥炭质土的容重，具有抗剪强度高、渗透性好等特点；无侧限抗压强度试验过程中草甸土未发生类似于一般粘土的剪切破坏，而是产生了很大的压缩变形和鼓胀变形；草甸土在受荷载后主固结沉降很快便完成了，但后续的次固结沉降很大。.（2）草甸层的类加筋作用机理研究。通过室内模型试验，研究了地表有、无草甸层时路堤下地基中的应力分布及沉降规律。.地表草甸土层对地基中的附加应力有显著的影响，具有较好的应力扩散作用，可以提高地基的容许承载力，可以减小路堤下软土地基的沉降量。.（3）路堤下草甸土地基的破坏模式研究。采用数值分析方法，对草甸层厚度、草甸层弹性模量、下卧软土层弹性模量以及草甸层粘聚力等因素对草甸土地基的破坏模式的影响进行了研究。.地表有、无草甸层时地基的破坏模式明显不同，但是草甸层厚度对地基的破坏模式影响不明显。.（4）草甸层的有效加筋范围研究。采用毕肖普理论，用理正岩土软件计算了路堤边坡的稳定性，从而确定了新疆兵团草甸土地基的有效加筋范围。.就兵团垦区的地质条件而言，在草甸土层上直接填筑的路基高度不超过20m时，路基的稳定性均能满足要求。.（5）草甸土路基的长期稳定性及沉降计算方法研究。.对已通车7年的试验路段进行沉降监测发现其沉降已稳定。.草甸土地基的沉降主要包括初始沉降和次固结沉降两部分，初始沉降可采用砂性土地基的沉降计算公式计算，次固结沉降可采用粘性土的次固结沉降计算公式计算。