按照6.4.1提出的结构动力分析方法分别对两种典型公路结构进行路基高度控制设计，若累积标准轴次为Ne=500(万次/车道)，交通等级为中交通，查表6-3可得两种典型结构路基顶面的动变形允许值分别为24.7(0.01mm)和23.3(0.01mm)。另外，根据第3章的试验结果，不同压实度下的路基湿度和静态模量的关系可表示为:

式中，E0为路基的静态回弹模量，θ为路基含水量，K为压实度。

目前，我国的路基设计规范仍以CBR为设计指标，且路基动态模量的试验方法尚未规范，动模量与静模量及CBR之间的关系方面的试验也很少涉及。因此，本书仍沿用壳牌石油公司的路基填料动、静模量与压实度之间的关系:

式中，E为路基的动态回弹模量。

事实上，本书考虑的路基模量变化主要由路基湿度和压实度变化引起，最终模量变化后导致力学计算中的路基顶面动变形发生变化。经过初步计算发现:地基状态对路基顶面动变形值的影响十分明显，主要体现在:

1)当地基模量与路基模量大小相同时，无论路基高度如何变化，路基顶面动变形均不变。这是由于此时的路基和地基土体性质几乎相同，路基高度变化相当于整个半空间厚度发生变化，半空间厚度发生变化不会导致半空间表面响应的改变;

2)当地基模量大于路基模量时，或地基为完全刚性时，路基高度越大，路基顶面变形越大。这是由于当地基为刚性时，路基表面产生的变形全部由路基土体产生，此时，路基高度越大，变形量也越大;

3)当地基模量小于路基模量时，路基高度越大，路基顶面动变形越小。此时，增加路基高度可以减小路基顶面的动变形。

因此，本书基于上述路基顶面动变形规律，针对较不利的情况进行分析，即考虑地基模量较小时的情况，分别采用两种地基来研究不同路基湿度和压实度下的路基合理高度的控制。第一:地基为半无限空间，地基土静态模量15MPa、密度1900 kg/m3、泊松比0.35;第二:地基为半无限空间，地基土静态模量20MPa、密度2000 kg/m3、泊松比0.35。表6-5和表6-6分别给出了两种典型路面结构在第一种地基情况下，满足路基顶面动变形要求的路基临界高度计算结果。计算中分别考虑路基湿度为0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18及0.19，路基压实度为88%、92%和96%的情况。

表6-5为采用第一种地基和典型路面结构一时计算得到的不同含水量和压实度下的路基临界高度。根据表6-5中的数据，可以得到在一定压实度下，路基临界高度随路基含水量变化的曲线，如图6-10。从图6-10可以看出，在3种压实度下，路基临界高度均随着含水量的增大而增大，且增大的速率也随着含水量的增大而增大。在同一含水量，压实度越大，路基临界高度越小，但压实度对路基临界高度的影响随含水量的增大而增大;在低含水量时，压实度对路基临界高度的影响很小，如含水量为0.13时，将压实度从88%提高到96%，路基临界高度仅减小了0.11m;在高含水量时，压实度对路基临界高度影响较大，如含水量为0.19时，将压实度从88%提高到96%，路基临界高度减小了8.03m。从以上分析可以看出，对于低路堤，控制含水量是很重要的。当要求路基高度为2m时，含水量应控制在0.16以下，在这个范围内含水量越大，对压实度的要求越高;若含水量超过0.16，即使在最大压实度下路基高度也将超过2m，达不到设计要求。当要求路基高度为1m时，路基含水量要控制在0.13以下，此时对压实度的要求很高，含水量为0.13时压实度要控制在96%以上。

表6-5　不同含水量和压实度下的路基临界高度(情况一，典型路面结构一)

表6-6　不同含水量和压实度下的路基临界高度(情况一，典型路面结构二)

表6-6为采用第一种地基和典型路面结构二时计算得到的不同含水量和压实度下的路基临界高度。根据表6-6中的数据，可以得到在一定压实度下，路基临界高度随含水量变化的曲线，如图6-11。图6-11中3种压实度下路基临界高度随含水量的变化趋势与图6-10是一样的，路基临界高度随着含水量增大而增大，且增大的速度随含水量的增大而增大;低含水量时，压实度的影响较小，随着含水量的增大，压实度的影响越来越大。

将图6-10和图6-11进行比较，可以看出相同压实度和含水量下，路面结构二的路基临界高度均大于路面结构一的路基临界高度。不过，在低含水量时，两种路面结构下的路基临界高度差别不大;随着含水量的增大，两种路面结构下的路基临界高度差别逐渐增大。从这一点也可以看出，将路基含水量控制在低含水量范围，对路面结构设计也是有利的。

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图6-10　第一种地基和典型路面结构一情况下路基临界高度随含水量的变化

图6-11　第一种地基和典型路面结构二情况下路基临界高度随含水量的变化

第二种地基情况下，满足路基顶面动变形要求的路基临界高度计算结果如表6-7和表6-8所示。

表6-7为采用第二种地基和典型路面结构一时计算得到的不同含水量和压实度下的路基临界高度。根据表6-7中的数据，可以得到在一定压实度下，路基临界高度随路基含水量变化的曲线，如图6-12。从图上可以看出，在同一压实度下，路基临界高度随着含水量的增大而增大，且增长的速率随着含水量的增大而增大。在同一含水量下，压实度越大，路基临界高度越小，但压实度对路基临界高度的影响随含水量的增大而增大;在低含水量下，压实度对路基临界高度的影响较小，如含水量为0.13时，压实度从88%提高到96%，路基临界高度仅减小了0.05m;随着含水量的增大，压实度的影响逐渐增大，如含水量为0.19时，压实度从88%提高到96%，路基临界高度减小了2.21m。从这种地基和路面结构组合也可以看出，在低含水量下，路基临界高度较小，对压实度的要求低;在高含水量下，路基临界高度较大，对压实度的要求较高。

表6-7　不同含水量和压实度下的路基临界高度(情况二，典型路面结构一)

表6-8　不同含水量和压实度下的路基临界高度(情况二，典型路面结构二)

图6-10和图6-12分别表示的是两种地基与路面结构一组合时，3种压实度下路基临界高度随含水量的变化情况。两种地基的不同之处在于模量值不同。比较图6-10和图6-12，可以看出地基的模量对路基临界高度有很大的影响。在相同的含水量和压实度下，第二种地基下的路基临界高度均比第一种地基小得多。当地基模量从15MPa提高到20MPa，对于含水量在13%～19%及压实度在88%～96%范围内的路基，其临界高度减小了至少55%。这说明提高地基强度可以有效降低路基高度。在第二种地基下，当要求路基临界高度为2m时，含水量控制在18%以下基本可以达到要求;在第一种地基下，含水量控制在16%以下基本可以达到要求。这说明提高地基强度可以降低对路基含水量的控制要求。

表6-8为采用第二种地基和典型路面结构二时计算得到的不同含水量和压实度下的路基临界高度。根据表6-8中的数据，可以得到在一定压实度下，路基临界高度随路基含水量变化的曲线，如图6-13。图中路基临界高度随压实度和含水量的变化趋势与图6-12是一样的。在一定压实度下，路基临界高度随着含水量的增大而增大，增大的速度随着含水量的增长而增大。在相同的含水量下，压实度越大，路基临界高度越小。在低含水量时，压实度对路基临界高度的影响很小，随着含水量的增大，压实度的影响逐渐增大。

比较图6-12和图6-13可以看出，在相同的含水量和压实度下，第二种地基和典型路面结构二情况下的路基临界高度比第二种地基和典型路面结构一情况下的路基临界高度要大，这说明典型路面结构一比路面结构二更有利于降低路基高度。

比较图6-11和图6-13可以看出，在相同的含水量和压实度下，第二种地基和典型路面结构二情况下的路基临界高度比第一种地基和典型路面结构二情况下的要小。当地基模型从15MPa提高到20MPa，路基临界高度减小了52%以上。这说明提高地基刚度有利于降低路基高度。

从以上的研究可以看出，降低路基含水量、提高路基压实度均可减小路基的临界高度。然而，从小洪山黏土的击实试验可以看出，路基压实度和含水量也是相互影响的。在实际施工中，含水量过低，压实度难以满足，而含水量过高，路基临界高度又会急剧增大，因此，路基的合理高度应考虑各方面因素综合决定。本书研究的小洪山黏土最优含水量为15.7%，因此，对于第一种地基情况，建议路基填筑含水量为16%，压实度控制在88%以上，路基多年平衡含水量控制在17%以内，路基的合理高度范围建议为2～3m。对于第二种地基情况，建议路基填筑含水量为16%，压实度控制在92%以上，由于地基强度较第一种情况高，路基多年平衡含水量控制在19%以内，路基的合理高度范围建议为2～3m。

图6-12　第二种地基和典型路面结构一情况下路基临界高度随含水量的变化

图6-13　第二种地基和典型路面结构二情况下路基临界高度随含水量的变化