第 31 卷第 2 期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2012 年 4 月
Vol.31 No.2 Journal of Liaoning Technical University（Natural Science） Apr. 2012
收稿日期：2011-09-20
基金项目：河北省自然基金资助项目（E2011208036; 11215634）； 河北省交通科技重点资助项目(Y-2009122)
作者简介：张春会（1976-），男，辽宁 沈阳人，博士，副教授，主要从事岩石力学与道路工程方面研究. 本文编校：张 凡
文章编号：1008-0562(2012)02-0168-04
高速公路拓宽路基病害机理及防治
张春会，吕 锦，赵全胜，王锡朝
(河北科技大学 建筑工程学院, 河北 石家庄 050018)
摘 要：为了分析高速公路拓宽路基病害机理，以京石高速公路拓宽为工程背景，在 FLAC 环境下利用 Fish 函
数方法建立了高速公路路基拓宽的数值分析模型，研究了地基沉降对拓宽路基内竖向应力、水平应力和剪切应力
的影响，结果表明：在路基拓宽中路基顶部拼接处首先出现拉应力，随着地基沉降的发展，路基顶部拼接处的拉
应力区不断发展，并引起路基和路面出现纵向开裂；由于拓宽路基填筑高度不同，路基竖向附加应力分布不均，
从而使得路基横向出现不均匀沉降；剪应力主要集中在拓宽路基中部，对拓宽路基病害贡献不大.最后提出了拓
宽路基病害防治措施.
关键词：FLAC；数值分析；高速公路拓宽；拉应力；病害机理；防治措施；剪切应力；不均匀沉降
中图分类号： U 412.3 文献标志码：A
Damage mechanism and prevention of widened embankment
ZHANG Chunhui, LV Jin, ZHAO Guanshu, ZHAO Quansheng, WANG Xizhao
(School of Civil Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)
Abstract: To analyze the damage mechanism of widened embankments, based on a case of widened Jingshi
highway, Fish function in FLAC was used to establish the numerical model of the widened highway embankment
in this study. Also, the effects of foundation settlement on the vertical stress, horizontal stress and shear stress in
the widened roadbed were investigated. The results show that: tensile stress initially occurs at the top of the
widened roadbed. With the development of foundation settlement, the tensile stress zone is also extended and
results in the longitudinal cracks in the embankment and pavement; due to different filling height, the uneven
vertical additional stress distribution occurs, which causes the transverse differential settlement for the subgrade;
concentrated shear stress appears in the middle of the widened embankment, which has little effect on the widened
roadbed. The prevention measures for the widened embankment damage are presented.
Keywords: FLAC; numerical analysis; highway widening; tensile stress; damage mechanism; prevention
measures; shear stress; differential settlement
0 引 言
已有拓宽高速公路使用情况调查表明，若不考
虑由路面结构本身或排水等原因引起的病害，拓宽
公路的主要病害包括路基、路面的纵向开裂和路基
路面横向不均匀沉降.已有研究对高速公路拓宽中
路基差异沉降控制标准及路基结合部强化开展了
较为深入的研究
[1-10]
，但对拓宽路基病害机理研究
尚不多见.由于路基拓宽中施工扰动大、路基沉降历
时长，因此利用实验方法研究拓宽路基病害机理存
在一定困难.数值方法具有省时、省力、易于控制等
诸多优势，可以用于拓宽路基病害机理研究.
本文以 京 石 高 速公 路 拓 宽为 工 程 背景， 在
FLAC环境下利用Fish函数方法建立了高速公路路
基拓宽的数值分析模型，通过数值分析方法研究了
高速公路路基拓宽病害机理，并提出了相应的防治
措施.
1 数值模型
1.1 基本假设
（1）施工过程中的地基沉降所造成的新老路
基差异沉降将被后续路基填筑消除或弥补，这一过
程中的应力和变形基本上不会影响完工后的整体
路基、路面结构，因此，本计算仅考虑路基填筑完
成后的沉降所产生的影响.
（2）假设土体为连续、均匀的线弹性体，不
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