摘要 依托某公路工程高填方路基试验段，采用试验研究方法，就软岩填料的矿物组成、工程性能、压缩性能和抗剪强度等进行了系列试验。研究表明：软岩填料主要由黏土矿物组成;饱水条件下的软岩软化系数要高于干湿循环作用下的软化系数;压实度为0.96时的软岩压缩系数随着干湿循环作用基本保持不变;软岩的抗剪强度在前6次干湿循环作用下减小幅度更加明显，6次以后基本趋于稳定。研究成果为类似工程提供借鉴。

关键词 高填方路基;软岩填料;干湿循环;试验研究

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）09-0169-03

引言

随着道路建设的发展，大量公路在建设过程中将易崩解的软岩作为路基填料，伴随长期自然条件作用使公路路基发生变形、翻浆冒泥等病害，从而影响路基的稳定性。

对此，众多研究者采用数值分析和模型试验等方法进行了研究。卿启湘等[1]通过室内模型试验对路堤填料的材料参数进行了系统的分析，通过数值方法计算了路堤在循环荷载作用下的变形特征，且结果与试验基本吻合。袁伟[2]、钟志彬等[3]就软岩填料在高速铁路作用中的变形机制和适用性进行了分析。刘新喜等[4]研究分析了软岩在強风化作用下对路基填筑适宜性的影响。张鲁新[5]采用数值模拟的研究方法，基于青藏铁路这一工程背景，研究分析了温度升高对冻土路基工程的影响。谈云志等[6]利用三轴试验仪器，分析了在干湿循环条件下，不同动荷载作用下泥岩的性能变化，系统分析了荷载幅值、荷载频率和孔隙等因素对泥岩路基的稳定性影响。方焘等[7]通过试验手段研究了某公路路基的千枚岩软岩填料的特性，分析了该路基填料的力学特性和物理性能。研究表明千枚岩软岩崩解性能好、强度不高。陈宝等[8]利用大三轴仪器对石灰改良路基土进行试验研究，分析了固结比、掺灰率、动应变等影响因素对路基土弹性模量的影响。周葆春等[9]将石灰改良膨胀土制成压实度为0.95的试件，对其进行试验分析，获得石灰改良膨胀土的机制，并得出本构模型。

该文基于某实际工程，对试验段路基软岩填料进行了系列试验，研究分析了软岩的矿物成分、工程特性、压实度、抗剪强度等特性。针对软岩引起的公路路基稳定性问题进行了分析并且提出了相应的控制措施。

1 工程概况

选用某实例公路工程项目为研究背景，选取软岩高填方路基路段为研究对象。《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）规定边坡、中心填土高度大于20 m的路堤称为高填方路堤，该公路路段共有6处高填方路堤。

2 试验方案

基于规范（JTGD30—2015）的要求对两处试验路段的高填方路基软岩填料进行了系列试验研究，主要试验方案如表1所示。

3 试验结果分析

3.1 X射线衍射试验

通过X射线衍射试验可以完整清晰地得到试验路段路基水敏性软岩的矿物组成成分以及具体的含量。试验结果表明该软岩主要由黏土矿物组成，这是造成路基出现软化、崩解等工程问题的主要原因。软岩的具体矿物成分组成如表2所示。

3.2 软岩的水敏性试验

通过对软岩进行崩解试验得到崩解指数，评价软岩的耐崩解能力，进而判断路基的稳定性。具体试验操作为选取三组天然的软岩试样，在对其表面进行清洁后放入饱水中，观察崩解物质的脱落情况。在饱水作用结束后用恒温烘干后冷却，通过称量其残余质量可以计算得到耐崩解指数。

结果如图1所示，由图可知，在干湿循环的条件下，随着循环次数的增加，耐崩解指数不断减小，当循环次数进行到6次时三个试样的曲线基本趋于稳定。

3.3 工程性能试验

选取试验段软岩为研究对象，分别进行了界限含水率试验、击实试验、CBR试验测定该软岩填料的工程性能。试验结果如表3所示，表中详细给出了软岩填料的基本特性。由表3可知，软岩的最优含水率为11.5%;最大干密度为1.89 g/cm3。根据其液塑性指标可以判定该软岩表现出黏土特性，进一步印证了该填料中有较高含量的黏土矿物。并且软岩的CBR为2.8，根据规范（JTGD30—2015）要求可知该类软岩不宜作为路基填料，在实际工程中要采取加固措施和系列的排水措施。

3.4 压缩性试验

当上述软岩试样作为路基填料时，由于降雨等自然条件作用会使得填料不断崩解使路基发生位移以及沉降等变化，进而对路基的稳定性造成影响。因此，有必要对该类软岩进行工程性能试验研究。

选取上述路段的软岩试样对其进行了含水率和压缩性试验，得到该路基填料的压缩度和干湿循环次数的关系。如图2所示，软岩试样的压缩系数在干湿循环试验进行到6次时趋于稳定。当压实度为0.94和0.90时，试样的压缩系数呈现先减小后增大的变化趋势;当压实度为0.96时，其压缩系数基本保持不变;当压实度为1时，压缩系数缓步增长。由此可知，在实际工程应用中，应当选取压实度为0.96的该类软岩作为填筑材料，以确保路基的稳定性。

3.5 抗剪强度试验

为了进一步研究软岩高填方路基的稳定性，该节进行了干湿循环条件下的软岩填料抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的试验研究。选取试验路段的软岩，选择最优含水率下的0.96压实度试样进行制样。通过饱和24 h，50 ℃烘干24 h再饱和24 h的干湿循环试验流程进行15次，随后选择8组结果用于抗剪强度试验分析。图3、图4、图5分别为抗剪强度、内摩擦角、黏聚力和干湿循环次数关系图。由图可知，在前6次干湿循环作用下，软岩抗剪强度逐渐减小，降幅为86.7%，后3次循环作用下的软岩衰减幅度明显降低且基本趋于稳定;在干湿循环作用下软岩的内部颗粒骨架结构受到破坏使得内摩擦角逐渐减小，黏聚力逐渐增大，从而弱化了软岩的抗剪强度。因此，在实际工程中应当对软岩填料进行破碎、雨淋再晾晒处理，使其抗剪强度降低以达到维护路基长期稳定的目的。

4 结论

该研究以某公路工程为研究背景，采用试验分析的方法对试验段的软岩填料进行了一系列试验，研究分析了软岩填料的矿物成分、工程性能以及压缩性和抗剪强度，并就其对路基稳定性的影响进行了分析，得到以下结论：

（1）软岩主要由黏土矿物组成，会造成路基出现软化、崩解等工程问题，作为路基填料时要采取加固措施和系列的排水措施。

（2）饱水条件下的软岩软化系数要高于干湿循环作用下的软化系数，故而在实际工程中，此类填料在降雨等自然条件反复作用下会显著劣化破坏，丧失部分工程性能。

（3）压实度为0.96时的软岩压缩系数随着干湿循环作用基本保持不变，因此，在实际工程应用中，应当选取压实度为0.96的软岩作为填筑材料，以确保路基的稳定性。

（4）软岩的抗剪强度在前6次干湿循环作用下减小幅度更加明显，6次以后基本趋于稳定;干湿循环作用使软岩的内摩擦角逐渐减小，黏聚力逐渐增大，从而弱化软岩的抗剪强度;因此，在实际工程中应当对该类软岩填料进行破碎、雨淋再晾晒处理，使其抗剪強度降低以维护路基的长期稳定。

参考文献

[1]卿启湘， 王永和， 李光耀， 等. 软岩填筑高速铁路路堤的室内试验研究[J]. 岩土力学， 2006（7）： 101-105+110.

[2]袁伟. 软岩填料在高速铁路中的适用性分析与沉降研宄[D]. 长沙：中南大学， 2009.

[3]钟志彬， 李安洪， 邓荣贵， 等. 高速铁路红层软岩路基时效上拱变形机制研究[J]. 岩石力学与工程学报， 2020（2）： 327-340.

[4]刘新喜， 夏元友， 刘祖德， 等. 强风化软岩路基填筑适宜性研究[J]. 岩土力学， 2006（6）： 903-907.

[5]张鲁新. 青藏铁路高原冻土区地温变化规律及其对路基稳定性影响[J]. 中国铁道科学， 2000（1）： 36-47.

[6]谈云志， 胡莫珍， 周玮韬， 等. 荷载-干湿循环共同作用下泥岩的压缩特性[J]. 岩土力学， 2016（8）：165-171.

[7]方焘， 郑明新， 郭建湖. 软岩填筑路基的压实特性研究[J]. 路基工程， 2006（1）：52-55.

[8] 陈宝， 李永刚. 石灰改良路基土动弹性模量的影响因素分析[J]. 地下空间与工程学报，2011（S1）：524-528.

[9] 周葆春， 孔令伟， 郭爱国. 石灰改良膨胀土的应力-应变-强度特征与本构描述[J]. 岩土力学， 2012（4）：999-1005.

收稿日期：2022-03-16

作者简介：熊源（1988—），男，本科，工程师，研究方向：公路工程。