第四章路基力学特性分析第一节路基土的变形特性图4-1b)为三轴压缩试验应力——应变关系曲线。土基的应力——应变关系除了出现非线性特性之外，还表现出弹塑性性质。由图4-1c）可以看出，当荷载卸除，应力恢复到零时，曲线由A回到B，OB即为塑性或残余变形。模量有以下几种：（1）初始切线模量：应力值为零时的应力———应变曲线的斜率，如图4-1c）中的①所示；（2）切线模量：某一应力级位处应力——应变曲线的斜率，如图4-1c）中的②所示，反映该级应力处应力一应变变化的精确关系；（3）割线模量：以某一应力值对应的曲线上的点同起始点相连的割线的斜率，如图4-1c）中③所示，反映土基在工作应力范围内的应力一应变的平均状态；（4）回弹模量：应力卸除阶段，应力——应变曲线的割线模量，如图4-1c）中④所示。前三种模量中的应变值包含残余应变和回弹应变，而回弹模量则仅包含回弹应变，它部分地反映了土的弹性性质。土基应力——应变的非线性特性还有另一种表示方法，即将因弹模量值以应力或应变的函数形式来表示。如根据试验结果，砂性土路基的回弹模量可以按式（4-3）计算确定。式中：ER——土基回弹模量，kPa；θ——全应力，即三向主应力之和kPa；Kl，K2——回归常数，见图4-2a）对于粘性土，其模量值随应力的变化又有另外的形式。如图4-2b）所示，在一定的应力范围内，随着应力的增加，模量逐渐降低，超过一定范围后，模量又缓慢增大。图4-2回弹模量与应力的关系曲线a)砂性土;b)粘性土路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大小有关，而且与荷载作用的持续时间有关，这是由于土颗粒之间力的传递以及土粒与生粒之间的相对移动都需要一定的时间。通常在施加荷载的初期，变形量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。这又称为土的流变特性。试验表明，因弹应变与荷载的持续时间关系不大，土的流变特性主要同塑性应变有关。二、重复荷载对路基土的影响三、湿度和密度对路基土的影响第二节土基承载能力指标用柔性压板测定回模量，土基与压板之间的接触压力为常量，如图4-4a）所示，即：承载板的挠度l（r）与坐标r有关，在压板中心处（r=0），即：在柔性压板边缘处r=a，其挠度可以按下式计算：用刚性承载板测定土基回弹模量，压板下土基顶面的挠度为等值，不随坐标r而变化。但是板底接触压力则随r值的变化，成鞍形分布，如图4-4b）所示。其挠度l值与接触压力p值可分别按式（4-9）或式（4-10）计算。（4-9）（4-10）在实际测定中，刚性承载板用得较多，因为它的挠度易于测量，压力容易控制。试验时宜采用逐级加载卸载法，每级增加0.04MPa，待卸载稳定1min后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。回弹变形值超过1mm时，则停止加载。如此，即可点绘出荷载一回弹弯沉曲线，如图4-5所示。在多数情况下，试验曲线呈非线性。在确定模量值时，可以根据实际可能出现的最大压应力级位，或可能出现的最大弯沉范围，在曲线上选取合适的量值按下式进行计算。用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基反应模量表征土基的承载能力。温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉l，仅同作用于该点的垂直压力p成正比，而同其它相邻点处的压力无关。符合这一假定的地基如同由许多各不相连的弹簧所组成（如图4-6所示）。压力p与弯沉l之比称为地基反应模量K。即：地基反应模量K值用承载板试验确定。承载板的直径规定为76cm。测定方法与回弹模量测定方法相类似，但是采取一次加载到位的方法，施加荷载的量值根据不同的工程对象，有两种方法供选用。承载板直径的大小对K值有一定影响，直径越小，K值越大。但是由试验得知，当承载板直径大于76cm时，K值的变化很小，如图4-7所示，因此规定以直径为76cm的承载板为标准。三、加州承载比（CBR）CBR试验分室内测试及现场测试两种。室内用CBR试验装置如图4-8所示。室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试件，在加载前要浸水4d。CBR值野外试验方法基本上与室内试验相同，但其压入试验直接在土基顶面进行。室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响，必须加以修正。