1.引言
膨脹土是自然地質形成過程中產生的一種多裂隙性并具有顯著脹縮性的地質體，是一種非理想的路堤填筑材料。出于經濟性和環境保護等各方面因素的考慮，有時不得不采用膨脹土作為路堤填料。
膨脹土做路基填料必須采取有效地物理處治措施，“保濕防滲”，確保路堤穩定，避免較大的變形破壞，并具有較好的承載能力。在眾多物理處治技術中，非膨脹性粘土包邊法處治膨脹土路堤是一種有效且經濟的處置方法，而路基回彈模量是反映路基承載能力的主要力學參數,它的確定直接影響到路面的設計厚度,所以,對非膨脹性粘土包邊法路基回彈模量的研究具有十分重要的意義。
2.非膨脹性粘土包邊法路基回彈模量計算與分析
2.1基本假設
路堤為彈性半空間體；橫向和縱向均為無限長，計算時截取有限長度，深度方向和橫向均截取10m；邊界條件假定底端及兩側為固支。
2.2計算荷載
計算時模擬現場回彈模量測試。現場采用直徑為30cm的剛性承載板進行測試。試驗時采用逐級加載法，每級增加0.04MPa，待卸載穩定1min后讀取回彈彎沉值，再加下一級荷載。回彈變形超過1mm時，則停止加載。用剛性承載板測定土基回彈模量，壓板下土基頂面的撓度為等值沿承載板半徑方向不變。但板底接觸壓力沿半徑方向變化，呈鞍形分布。其撓度
l值與接觸壓力p( r)分別按式(1)或式（2）計算。
測得剛性承載板的撓度之后，可按公式（1）反算路基回彈模量值E，公式(1)與（2）中：
l—承載板撓度，m；p (r)—接觸壓力，MPa；r—計算點離承載板中心的距離，m；p—單位壓力，MPa；a—承載板直徑，m。
計算參數如表1所示：
表1計算參數取值
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層次 |
層高 |
泊松比 |
回彈模量（MPa） |
|
上覆粘土層 |
0.5，1.0，1.5，2，2.5 |
0.35 |
30，40，50，60，70 |
|
膨脹土層 |
－ |
0.35 |
10，15 |
3.計算模型的驗證
假設路堤為勻質粘土路堤，對不同回彈模量的路堤均加載如式（2）所示，單位壓力均取0.1 MPa。，并按式（1）進行計算，得到計算回彈模量與理論回彈模量的對比如表2所示。
表2 不同撓度下理論回彈模量與模型計算回彈模量對比表
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撓度(mm) |
0.827 |
0.689 |
0.517 |
0.414 |
0.345 |
0.295 |
|
理論回彈模量(Mpa) |
25.0 |
30.0 |
40.0 |
50.0 |
60.0 |
70.0 |
|
計算回彈模量(Mpa) |
23.1 |
27.7 |
37.0 |
46.3 |
55.4 |
64.6 |
4.計算結果與分析
對計算路堤模型均加載如式（2）所示，單位壓力均取0.1 MPa。按表1所列參數進行Ansys計算分析，得到路堤頂端豎向變形，按式（1）進行計算，分別得到在膨脹土層回彈模量分別為10MPa和15MPa的條件下，上覆層厚度從0.5m至2.5m，上覆層模量與路堤綜合模量的關系。當膨脹土層回彈模量為10MPa時，若上覆層厚度為1.5m，上覆層模量為40MPa，路堤綜合模量可達20MPa以上；若上覆層厚度為2.0m，模量為50MPa，路堤綜合模量可達25MPa以上。當膨脹土層回彈模量為15MPa時，若上覆層厚度為1.5-2.0m，上覆層模量為40MPa，路堤綜合模量可達25MPa以上。膨脹土層模量越高，上覆層模量與厚度越大，路堤綜合模量越高。若保持膨脹土層模量與上覆層厚度不變，隨上覆層模量的增大，路堤綜合模量呈線性增長；即使膨脹土層模量較低，若其上覆層模量與厚度滿足要求，路堤綜合回彈模量能達到規范要求。
5.結論
本文通過介紹膨脹土粘土包邊法路堤的典型設計，并對路堤膨脹土層模量為10MPa和15MPa時，不同的上覆層厚度與回彈模量下，路堤綜合模量進行了數值計算，主要結論如下：
-
膨脹土層模量越高，上覆層模量與厚度越大，路堤綜合模量越高。
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若保持膨脹土層模量不變，隨著上覆層厚度與回彈模量的增大，路堤綜合模量呈線性增長，為施工設計確定覆層回彈模量與厚度提供了依據。
參考文獻：
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廖世文.膨脹土與鐵道工程.北京：中國鐵道出版社，1984
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鄭健龍，楊和平.中國公路膨脹土工程問題、研究現狀及展望.第二屆全國膨脹土學術研討會論文集《膨脹土處治理論、技術與實踐》.北京：人民交通出版社，2004：3-23
