路基路面工程設(shè)計(jì)培訓(xùn)（1080頁圖文并茂）PPT

1、路基路面工程設(shè)計(jì)培訓(xùn),主要內(nèi)容(Contents),本課程的設(shè)置及其重要性 第一章 概論(Introduction), 本課程的設(shè)置及其重要性,1、本課程在教學(xué)體系中的位置 公共課程數(shù)學(xué)、英語、人文 等 基礎(chǔ)課程工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué) 等 專業(yè)基礎(chǔ)課程土木工程材料、測量學(xué)、土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)、水力學(xué)、交通工程基礎(chǔ)等； 專業(yè)課程道路勘測設(shè)計(jì)、路基路面工程、橋梁工程 等 專業(yè)提高課程眾多選修課程, 本課程的設(shè)置及其重要性,2、本課程在工程實(shí)踐中的重要性 實(shí)踐環(huán)節(jié)室內(nèi)試驗(yàn) 確定路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 等； 野外試驗(yàn) 確定交通參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)參數(shù) 等； 結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì) 進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì),

2、本課程的設(shè)置及其重要性,3、本課程的內(nèi)容, 課程的具體內(nèi)容,一般路基設(shè)計(jì)( Design) 路基穩(wěn)定性分析計(jì)算(Stability Analysis) 路基防護(hù)與加固(Protection and Consolidation) 擋土墻設(shè)計(jì)(Retaining Wall) 路基路面排水設(shè)計(jì)( Drainage),路基工程部分,概論,路面結(jié)構(gòu)組成、行車荷載、環(huán)境因素及材料的力學(xué)性質(zhì)(Structure, Vehicle load, Environment, Materials, Factors) 塊料路面、碎礫石路面、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料路面 (Interlocking, Macadam, Stab

3、ilized pavement) 瀝青路面(Asphalt Pavement) 瀝青路面設(shè)計(jì) (Asphalt Pavement Design) 水泥混凝土路面(Rigid Pavement) (Cement Concrete Pavement) 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)Portland Concrete Pavement Design),路面工程部分, 課程的具體內(nèi)容,第一章 概論,第一章 概論(Introduction),第一節(jié) 道路工程發(fā)展概況 (History) 第二節(jié) 路基路面工程的特點(diǎn) (Characteristics) 第三節(jié) 路基路面穩(wěn)定的影響因素 (Factors) 第四節(jié) 路基土

4、的分類 (Soil Categories) 第五節(jié) 公路自然區(qū)劃 (Nature Categories) 第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型(Moisture) 第七節(jié) 土基的受力特征及要求 (Mechanical) 第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治 (Deformation),第一節(jié) 道路工程發(fā)展概況 (History),核心內(nèi)容： 道路的演變與趨勢 道路的分類 城市道路的分類和等級 公路的技術(shù)等級 公路的行政等級 國家干線公路網(wǎng) 國家高速公路網(wǎng)命名 路基路面工程的組成內(nèi)涵與構(gòu)成,道路的發(fā)展可粗分為四個階段： 第一階段：供行人和牛馬及其它獸類行走、馱運(yùn)貨物的階段。此時期的道路通常稱為小路或小徑(

5、Trail)。,第二階段：供蓄力車輛和行人通行的大道(Cart Way)階段。在中國，有“康衢”、“路”、“馳道”、“驛道”等名稱；在歐洲，羅馬道路非常發(fā)達(dá)，有“條條大道通羅馬”之說。, 1、道路的衍變,古羅馬道路和結(jié)構(gòu), 1、道路的衍變,第三階段：行駛汽車的公路（Highway）階段。內(nèi)燃機(jī)汽車是德國在1886年由高特列希戴姆勒發(fā)明，我國在1902年從國外引進(jìn)汽車，1906年蘇元春駐守廣西時首建了龍州到鎮(zhèn)南關(guān)的公路。, 1、道路的衍變,通向柏林的A9公路(東德)，使用時間超過50年，圖中為第一階段的水泥路面,第四階段：以高速度分層行駛為特征的高速公路階段。也稱為Freeway或Express

6、way。, 1、道路的衍變, 2、道路分類,公路 是指按現(xiàn)行部頒的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修建、經(jīng)交通主管部門驗(yàn)收認(rèn)定的城市間、城鄉(xiāng)間、鄉(xiāng)間主要供汽車行駛的公共道路。城市道路，農(nóng)牧場、廠礦、林區(qū)、港區(qū)、油田等內(nèi)部的生產(chǎn)作業(yè)道路，軍事基地內(nèi)道路及游覽點(diǎn)內(nèi)部道路等均不屬于公路。 城市道路 是指城市范圍內(nèi)，供車輛及行人通行的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路，其中，城市系指直轄市、市、鎮(zhèn)及未設(shè)鎮(zhèn)的縣城。 廠礦道路 是指主要供工廠、礦山運(yùn)輸車輛通行的道路； 林區(qū)道路 則建在林區(qū)、主要供各種林業(yè)運(yùn)輸工具通行的道路。, 2、道路分類,城市道路按其在城市道路系統(tǒng)中的地位及交通功能的不同分為四類： 快速路：分向高速行駛、立

7、體交叉、需控制出入，一般具有四車道以上、設(shè)中央分隔帶。 主干道：在城市道路網(wǎng)中起骨架作用、以解決區(qū)間交通聯(lián)系及對外交通為主的道路。 次干道：連接主干道之間的輔助性干道。 支路：是次干道與街道的連接線，以服務(wù)功能為主，解決地區(qū)交通。,3、城市道路的分類和等級, 4、公路的技術(shù)等級,5、公路的行政等級,7 條北京放射線,9 條縱向路線,18 條橫向路線,到2020年，高速公路總規(guī)模約8.5 萬公里，其中主線6.8 萬公里，地區(qū)環(huán)線、聯(lián)絡(luò)線等其它路線約1.7萬公里。,6、國家干線公路網(wǎng),高速公路“7918”網(wǎng),7、國家高速公路網(wǎng)命名,數(shù)字及數(shù)字與字母編號 首都放射線編號為1位數(shù)，由正北開始按順時針方

8、向升序編排，編號區(qū)間為19。 縱向路線編號為2位奇數(shù)，由東向西升序編排，編號區(qū)間為1189。 橫向路線編號為2位偶數(shù)，由北向南升序編排，編號區(qū)間為1090。 并行路線的編號采用主線編號后加英文字母“E”、“W”、“S”、“N”組合表示；“E”、“W”、“S”、“N”分別表示并行路線在主線的東、西、南、北方位。 地區(qū)環(huán)線的編號按照由北向南的順序排列，編號區(qū)間為9199。 聯(lián)絡(luò)線的編號為4位數(shù)，由主線編號“1”聯(lián)絡(luò)線順序號組成。聯(lián)絡(luò)線的順序號按照主線前進(jìn)方向由起點(diǎn)向終點(diǎn)順序排列。 城市繞城環(huán)線的編號為4位數(shù)，由主線編號“0”城市繞城線順序號組成。主線編號為該環(huán)線所連接的縱線和橫線中編號最小者，如該

9、主線所帶城市繞城環(huán)線編號空間已全部使用，則先用主線編號次小者，依此類推。如該環(huán)線僅有放射線連接，則在1位數(shù)主線編號前以“0”補(bǔ)位。同一條國家高速公路穿越多個省（區(qū)、市），所連接的城市環(huán)線的編號在各個?。▍^(qū)、市）單獨(dú)排列。在不同省（區(qū)、市）允許出現(xiàn)相同的城市繞城環(huán)線編號。,公路路基是路面的基礎(chǔ)，是公路工程的重要組成部分，它是按照路線位置和一定的技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，與路面共同承受交通荷載的作用。作為路面的支承結(jié)構(gòu)物，路基必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性(Strength, Stability, Durability)。, 8、路基路面工程的組成內(nèi)涵與構(gòu)成,公路路面是直接承受交通荷載、大氣溫

10、度及雨水作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度、剛度，其表面還應(yīng)滿足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面應(yīng)根據(jù)交通量及其組成情況和公路等級、使用任務(wù)、功能、當(dāng)?shù)夭牧霞白匀粭l件，結(jié)合路基進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。 各級公路的行車道、路緣帶、匝道、變速車道、爬坡車道、硬路肩和應(yīng)急停車帶等均應(yīng)鋪筑路面；高速公路和一級公路應(yīng)采用高級路面，二級公路應(yīng)采用高級或次高級路面，三級公路宜采用次高級或中級路面，四級公路宜采用中級或低級路面。 路面結(jié)構(gòu)一般由面層、基層、底基層組成。, 8、路基路面工程, 8、路基路面工程,面層（Surface Layer） 基層 (Base) （含底基層(Subbase) 路基（含墊層

11、）,面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時還受到降雨的浸蝕和氣溫變化的影響，因此，同其它層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力和較好的水穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性，且應(yīng)耐磨、不透水，表面還應(yīng)有良好的抗滑性與平整度。 基層（含底基層）：主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其擴(kuò)散到下面的路基（含墊層及土基），因此，它也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能受地下水及面層滲入雨水的浸濕，故也應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性；同時，為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。, 8、路基路面工程, 8、路基路面

12、工程,路基（含墊層）：路面結(jié)構(gòu)層以下部分，其中墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護(hù)土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時，也可擴(kuò)散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形，并可阻止路基土擠入基層。 按其作用可分為排水層、隔離層、防凍脹層等。 路基處于下列狀況的路段應(yīng)設(shè)置墊層：地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段；排水不良的土質(zhì)路塹；有裂隙水，泉眼水等水文不良情況的巖石挖方路段；季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段；基層可能受污染的路段。, 8、路基路面工程,7080cm,道路常用層位及厚度,7080cm,道路常用層位及厚度,面

13、 層,基 層,路 基,上路床,下路床,上路堤,下路堤,上基層,下基層（底基層）,砂石材料,改良土或改善土,水泥混凝土,水泥路面各層位常用材料,級配碎石,CTB、LFTB,改良土或改善土,水泥路面各層位常用材料, 8、路基路面工程,本課程將路基、路面結(jié)合，綜合介紹公路、城市道路及機(jī)場跑道等路基路面進(jìn)行設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法和材料、施工、養(yǎng)護(hù)、維護(hù)及管理技術(shù)等相關(guān)知識（其中橋梁與隧道工程涉及橋面鋪裝和隧道路面中的路面部分可參照一般公路并結(jié)合橋梁和隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)） 。, 8、路基路面工程,滬寧高速拓寬跣刨斷面, 8、路基路面工程,第二節(jié) 路基路面的工程特點(diǎn),核心內(nèi)容 路基路面的工程特點(diǎn) 路基

14、路面的使用要求 路基路面的性能要求,路線長、工程量大； 沿線地形起伏變化大，地質(zhì)、地貌、氣象特征多變； 沿線經(jīng)濟(jì)程度和交通特點(diǎn)不一樣。 , 1、路基路面的工程特點(diǎn),全天候暢通 高速 安全 舒適 經(jīng)濟(jì),即結(jié)構(gòu)與功能兩個方面要求, 2、路基路面的使用要求,1.承載能力 (Bearing Capacity) 包括強(qiáng)度和剛度兩個方面。,2.穩(wěn)定性 (Stability) 在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而造成路基失穩(wěn)；大氣降水、大氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響。,3.耐久性( Durability) 道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。,4.表面平整度

15、 (Surface Smoothness) 是影響行車安全、行車舒適性以及運(yùn)輸效益的重要使用性能。,5.表面抗滑性能 (Surface Skid Resistance) 保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全。, 3、路基路面的性能要求,第三節(jié) 路基路面穩(wěn)定的影響因素,核心內(nèi)容 地理?xiàng)l件 地質(zhì)條件 氣候條件 水文條件 土的類別,地形地貌 海拔高度 路線與地勢地貌的結(jié)合程度,1.地理?xiàng)l件,巖石或土的種類與成因 地質(zhì)走向與層理 有無軟弱層或軟弱夾層 有無地震、泥石流或巖溶等不良地質(zhì)情況,2.地質(zhì)條件,氣溫（季節(jié)性與地形性） 降水 日照 風(fēng)力風(fēng)向,3.氣候條件,地表水的水文條件1）

16、地表積水水位與存水時間 2）地表水的排泄 3）河流的常水位與洪水水位 4）河流的河岸及河床的淤積 地下水的水文條件 1）地下水的移動規(guī)律 2）地質(zhì)內(nèi)的層間水、裂隙水、泉水的存在情況,4.水文條件,1）土的不同顆粒組成形成不同的材料強(qiáng)度機(jī)理 2）不同類別的土受水溫影響的程度不同 2）不同的土類有不同的工程特征與性質(zhì),5.土的類別,第四節(jié) 路基土的分類,核心內(nèi)容 土的粒組組成 土的種類 各種土類的區(qū)分 各種土的工程性質(zhì),土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物,搬運(yùn)、沉積,風(fēng)化,巖石,地球,形成過程 形成條件,物理、力學(xué) 性質(zhì),影響,第四節(jié) 路基土的分類,第四節(jié) 路基土的分類, 1、土的

17、粒組組成,不同粒組的劃分界限及范圍 其中以60mm作為粗粒組與巨粒組的分界，以0.074mm作為細(xì)粒組與粗粒組的分界。而2mm是粗粒組中的礫與砂粒的區(qū)分界限； 0.002mm是粘粒與粉粒的區(qū)分界限。,我國公路用土分類包括巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土四類，計(jì)12種。,2、土的種類,土類區(qū)分的依據(jù)一般以主成分粒組進(jìn)行定義，控制主成分粒組的比例在50%以上，而特殊土則分為黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土和凍土，前三者按特殊塑性圖上的位置定名，鹽漬土按含鹽百分率分類。 碎石在土類中的位置碎石是人工開采的土類，一般與礫相近。,3、各種土類的區(qū)分,3、各種土類的區(qū)分,巨粒土,？,3、各種土類的區(qū)分,3、各種

18、土類的區(qū)分,細(xì)粒土,認(rèn)識清楚路基及路面底基層用土的工程性質(zhì)，則可根據(jù)不同的土類采取不同的工程技術(shù)措施： 級配良好的礫石混合料是良好的路基路面材料； 巨粒土是良好的路基材料； 砂性土是施工效果最優(yōu)的路基建材； 粘性土是較常見、效果也較好的路基路面建材； 粉性土屬于不良材料，最容易引起路基病害； 特殊土用于路基時必須采取技術(shù)措施加以處理。,4、各種土的工程性質(zhì),道路工程特征相似的原則 地表氣候區(qū)劃差異性原則 自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則,第五節(jié) 公路自然區(qū)劃,1、公路區(qū)劃依據(jù)的意義,2、公路區(qū)劃依據(jù)的原則,我國的公路自然區(qū)劃分為三級： 一級區(qū)劃按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮

19、冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個大區(qū)； 二級區(qū)劃是在一級區(qū)劃內(nèi)再以潮濕系數(shù)為依據(jù)分為過濕、中濕、潤濕、潤干、中干和過干等六個等級，結(jié)合各區(qū)地理、氣候特征等因素進(jìn)行二級區(qū)和二級副區(qū)的劃分； 三級區(qū)劃則是二級區(qū)劃的具體化。,3、我國的公路自然區(qū)劃,3、我國的公路自然區(qū)劃,不同地區(qū)自然條件的差異同公路建設(shè)關(guān)系密切 路基路面與地勢地貌、地質(zhì)、水文、水熱及土質(zhì)等不同區(qū)劃特征緊密相關(guān) 各區(qū)劃有各自不同的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)（見P14),4、區(qū)劃與路基路面設(shè)計(jì)的相關(guān)性,第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型,核心內(nèi)容 路基的

20、干濕狀態(tài) 路基干濕狀態(tài)的要求 路基干濕類型的劃分指標(biāo) 路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn) 路基干濕類型的確定方法,第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型,1、路基的水溫狀況,（1）路基水的來源 原始土具有的自然含水量；大氣降水；地面水；地下水；毛細(xì)上升水；水蒸汽凝結(jié)水；薄膜移動水 （2）路基水溫狀況及其變化 地下水與溫度共同作用造成路基濕度的變化，最典型的是路基凍脹與翻漿現(xiàn)象。,1、路基的水溫狀況,凍脹丘Pingo,熱融thaw,溫度造成路基體的膨脹與收縮，甚至引起路基的凍脹； 溫度造成水泥砼路面的溫度應(yīng)力及條塊分割； 溫度造成瀝青混凝土路面的塑性變形累積及低溫開裂。,（3）溫度對路基路面穩(wěn)定的影響,路面開裂,

21、濕度對路基的影響：濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設(shè)置良好的排水設(shè)施，并控制路基的干濕類型。 濕度對路面的影響：水分積蓄于路基路面體內(nèi)，降低路基路面的強(qiáng)度與剛度，造成路面破壞，并可進(jìn)一步加劇路面透水性。,（4）濕度對路基路面穩(wěn)定的影響,路基的干濕狀態(tài) 路基存在四種干濕狀態(tài)：干燥、中濕、潮濕和過濕 路基干濕狀態(tài)的要求 一般要求處于干燥或中濕狀態(tài) 路基干濕類型的劃分指標(biāo) 以分界稠度c1、 c2、 c3作為劃分指標(biāo) 路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn),（5）路基的干濕類型劃分,路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)表1-7,路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度,過濕,路基上部土層處于地下水或

22、地表積水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)，路基高度,潮濕,路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度,中濕,路基干燥穩(wěn)定，路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水影響。路基高度,干燥,一般特性,路基平均稠度 與分界相對稠度的關(guān)系,路基干濕類型,（6）路基干濕類型的確定方法 老路：求算平均稠度，查表確定干濕類型原有道路的土基以下80cm范圍內(nèi)的平均稠度Bm，應(yīng)在不利季節(jié)測定。如當(dāng)?shù)赜蟹遣焕竟?jié)與不利季節(jié)的路基濕度換算關(guān)系時，可在非不利季節(jié)測定，再換算為不利季節(jié)的數(shù)值使用。,新路：以路基臨界高度為判別標(biāo)準(zhǔn),與分界稠度相對應(yīng)的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。即： H1相對應(yīng)于wc1，為干

23、燥和中濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)； H2相對應(yīng)于wc2，為中濕與潮濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)； H3相對應(yīng)于wc3，為潮濕和過濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)。,圖 路基臨界高度與路基干濕類型,（7）路基干濕類型的確定方法,H1 、 H2 、 H3見表1-9,路基的水溫狀況與干濕類型,討論：路基干濕類型如何保證？ 新建公路：路基處于設(shè)計(jì)階段，如何保證路基滿足規(guī)定的干濕類型？ 已建公路：路基處于潮濕狀態(tài)，如何使其滿足干燥或中濕狀態(tài)？,第七節(jié) 土基的受力特征及要求,核心內(nèi)容 路基受力狀況 路基工作區(qū) 路基工作區(qū)深度,路基自重應(yīng)力：,路基任意點(diǎn)：,第七節(jié) 土基的受力特征及要求, 1、路基受力狀況,車輪荷載應(yīng)力： 1）均布荷載 2）集中

24、荷載,在路基某一深度Za處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為1/101/5時，該深度Za范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。,概念：,該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強(qiáng)度和厚度的增加而減小。,工作區(qū)內(nèi)：強(qiáng)度、穩(wěn)定性重要，壓實(shí)度提高。 討論工作區(qū)？,對模量不同的路面結(jié)構(gòu) ，應(yīng)將路面折算為與路基同一性質(zhì)的整體后，再進(jìn)行計(jì)算。,要求：, 2、路基工作區(qū) (Work Zone),第七節(jié) 土基的受力特征及要求,2、路基工作區(qū)深度,第八節(jié) 路基的變形、破壞,核心內(nèi)容 路基病害類型 路基沉陷 冰脹與翻漿 邊坡滑塌 擋土墻或護(hù)坡的裂縫、斷裂、鼓肚或沉陷 特殊地質(zhì)條件下的

25、路基損害 路基病害來源 路基破壞原因分析 路基病害的工程防治,1、路基常見的病害,路基沉陷 冰脹與翻漿 邊坡坍塌和溜坡 擋土墻或護(hù)坡的裂縫、斷裂、鼓肚或沉陷,第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治,路基沉陷（a.路基沉陷;b.路基沉縮;c.土基沉陷）,(1)路基沉陷,（2）冰脹與翻漿 (Frost Heave and Thaw),一般是凍敏土在水和低溫溫差的影響下形成毛細(xì)現(xiàn)象積聚冰棱所致，這種現(xiàn)象發(fā)生于季節(jié)性冰凍地區(qū)，當(dāng)溫度在零攝氏度以下反復(fù)變化時，由于負(fù)溫度的坡差影響會將路基內(nèi)的水分以毛細(xì)吸管的形式積聚到上部凍結(jié)隆起，從而使路基隆起和路面開裂，發(fā)生冰脹；而到了春融季節(jié)，路基上層土首先化凍，水分無法排

26、出或下滲，這時在行車作用下泥漿就會沿路面裂逢冒出，形成翻漿。,熱棒,通風(fēng)管路基,（3）邊坡滑塌,路基邊坡在降雨、地震等條件下 出現(xiàn)的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。,（4）擋土墻或護(hù)坡的裂縫、斷裂、鼓肚或沉陷,裂縫：基礎(chǔ)處理不當(dāng)而造成砌體產(chǎn)生沉陷或施工處理與養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而使砌體產(chǎn)生過度收縮或膨脹等都會引起砌體的裂縫。 斷裂、傾斜或鼓肚：一般是由于砌體后土的側(cè)向壓力增大或基礎(chǔ)的不均勻沉陷所致，多由水的作用或冰凍作用而引起。 沉陷：由于基礎(chǔ)土質(zhì)松軟或壓實(shí)不足所致。,滑坡 泥石流 巖溶 地震,（5）特殊地質(zhì)水文條件下的破壞,2、路基常見的來源,第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治,路堤的變形破壞 路塹的變形破壞 特殊地質(zhì)水文條

27、件下的破壞 路基破壞原因分析,第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治,（1）不良工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 地質(zhì)構(gòu)造、巖層走向、土質(zhì)、地下水位等 （2）不利的水文和氣候因素 降雨、洪水、干旱等 （3）設(shè)計(jì)不合理 邊坡坡度、填高、排水、加固防護(hù)等 （4）施工不合理 填筑順序、壓實(shí)、爆破等,3、路基破壞原因分析,4、路基病害的工程防治,路肩的養(yǎng)護(hù) 邊坡的養(yǎng)護(hù) 排水設(shè)施的養(yǎng)護(hù) 擋土墻和護(hù)坡的養(yǎng)護(hù) 路基翻漿的養(yǎng)護(hù) 軟土地區(qū)養(yǎng)護(hù),第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治,分析討論,依據(jù)路基的破壞類型，討論路基干濕類型、路基土選擇、路基工作區(qū)的意義！ 要求：做好PPT匯報(bào)（圖文 舉例等說明） 時間：10-15分鐘,1、路基結(jié)構(gòu)

28、承載能力包含哪兩個方面？各反映結(jié)構(gòu)的哪些特征？與路面的病害有何關(guān)聯(lián)？ 2、為什么要對路基進(jìn)行特別重視？其穩(wěn)定過程受哪些因素影響？ 3、我國公路用土如何進(jìn)行類型劃分？土的粒組又如何區(qū)分？ 4、我國公路自然區(qū)劃的原則是什么？各自然區(qū)劃的道路設(shè)計(jì)應(yīng)注重的特點(diǎn)有何差別？ 5、名詞解釋：路基干濕類型；路基臨界高度；路基凍漲與翻漿。 6、何謂路基工作區(qū)?當(dāng)工作區(qū)深度大于路基填土高時應(yīng)采取何措施？為什么？ 7、車輛荷載重復(fù)作用對路基產(chǎn)生的影響有哪些結(jié)果？其取決因素有哪些？ 8、何為CBR？其反映結(jié)構(gòu)材料的什么特性？ 9、路基病害的主要類型及其產(chǎn)生的主要原因？,復(fù)習(xí)思考題,復(fù)習(xí)思考題,10、一公路修建在4區(qū)，

29、黏性土，經(jīng)測定路基80cm范圍內(nèi)的平均稠度wc為1.18，請問干濕類型出于什么狀態(tài)？當(dāng)wc為1.30、1.08時，路基干濕類型又處于什么狀態(tài)？ 11、一公路修筑在1區(qū)，粉性土，請問當(dāng)路基高度分別為2.5m,2.0m,1.5m時，路基干濕類型可能處于什么狀態(tài)？ 12、已知道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC+ 6cmAC +8cmAC +38cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土，抗壓模量分別為1800Mpa, 1600Mpa, 1400Mpa, 1900Mpa, 和900Mpa，路基模量為45Mpa，路基高度為3.0m，請計(jì)算路基工作區(qū)范圍。 13、已知道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC+ 6cmAC +18cm水泥穩(wěn)定

30、碎石+20cm二灰土，抗壓模量分別為1600Mpa, 1200Mpa, 1900Mpa, 和900Mpa， 路基模量為45Mpa，路基高度為2.0m，請計(jì)算路基工作區(qū)范圍。 14、綜合分析作業(yè)12和作業(yè)13，如何保證路基工作區(qū)符合要求？,第二章 行車荷載、環(huán)境因素、材料力學(xué)性質(zhì),2-1 行車荷載 2-2 環(huán)境因素影響 2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 2-4 土基的承載能力 2-5 路基的變形、破壞及防治 2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 2-7 路面材料的累積變形與疲勞特性,上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,汽車是路基路面的主要服務(wù)對象，又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損壞的主要成因 。 一、車輛的種

31、類,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,二、汽車的軸型 前軸、后軸 1、前軸：兩個單輪組成的單軸占約1/3。 極少數(shù)為雙軸單輪。約占1/2。 2、后軸：有單軸、雙軸、三軸類型。 大部分為雙軸雙輪。,上級 上頁 下頁,不同軸型的貨車示意圖,2-1 行車荷載 P27-36,2-1 行車荷載 P27-36,三、汽車對道路的作用力P30 1、汽車對道路的作用 停駐狀態(tài)：對道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力， 行駛狀態(tài)：對道路的作用力為動態(tài)垂直壓力，水平力，振動力,上級 上頁 下頁,我國載貨汽車常用TB11.0020,接地面中心點(diǎn)處 橫斷面壓力分布,2-1 行車荷載 P27-36,2、汽車對道路的

32、靜態(tài)壓力 影響靜態(tài)垂直壓力大小的因素： （1）汽車輪胎的內(nèi)壓力pi； （2）輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀； （3）輪載的大小。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,在工程設(shè)計(jì)中，對接觸壓力進(jìn)行如下簡化： 以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即p=pi， 接觸形狀為圓形， 接觸面上的壓力為均勻分布 即將車輪荷載簡化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓作為輪胎接觸壓力p。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,簡化為單圓： 半徑式（2-1）,上級 上頁 下頁,直徑D式（2-2）,雙圓直徑d式（2-3）,2-1 行車荷載 P

33、27-36,上級 上頁 下頁,路面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軸載,2-1 行車荷載 P27-36,3.運(yùn)動車輛對道路的動態(tài)影響 水平力（與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)）,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,注意事項(xiàng)： 水平力Q與車輪垂直壓力P和路面與車輪之間的附著系數(shù)有關(guān)，其QmaxP 同路面類型，濕度，行車速度有關(guān)， 水平力對路面產(chǎn)生剪切作用，當(dāng)路面的抗剪強(qiáng)度不足時，產(chǎn)生推擠、擁包、波浪、車轍等破壞現(xiàn)象。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,行駛荷載的特性 振動性：由車身的振動和路面的不平整使車輪在路面上跳動而產(chǎn)生，如圖2-4所示。 輪載的波動可以近似看為正態(tài)分布，其變異系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜載

34、之比）主要影響因素為： 行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大； 路面平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大； 車輛的振動性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。,上級 上頁 下頁,圖2-4、2-5,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,變異系數(shù)一般小于0.3。 沖擊系數(shù)：振動輪載的最大峰值與靜載之比。 在剛性路面設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮沖擊荷載即靜載與沖擊系數(shù)之積，在瀝青路面設(shè)計(jì)時可以不考慮沖擊荷載的影響。 瞬時性：車輪通過路面上任一點(diǎn)，承受荷載作用時間短，一般為0.010.1s左右。 瞬時性表現(xiàn)為路面的變形減小，可以理解為路面的剛度和強(qiáng)度相對增大。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P2

35、7-36,重復(fù)性：對于路面上一點(diǎn)而言，在路面使用期內(nèi)，需要經(jīng)受多次作用，相當(dāng)于對該點(diǎn)往復(fù)多次施加荷載和卸荷荷載的作用。 路面承受多次重復(fù)荷載的作用的效果： 彈性材料：將出現(xiàn)材料疲勞性質(zhì)，即強(qiáng)度將隨作用次數(shù)增加而減小。 彈塑性材料：將出現(xiàn)材料的變形累積，即變形（塑性變形）隨作用次數(shù)增加而增大。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,四、交通分析P33 1、交通量 交通量：在一定時間間隔內(nèi)各類車輛通過某一斷面的數(shù)量。 年平均日交通量：在一年365天內(nèi)的交通量之和除以365天的交通量。 年平均日交通量N1：,上級 上頁 下頁,不計(jì)小型貨車、小型客車、拖拉機(jī)和非機(jī)動車,2-1 行車荷載 P

36、27-36,設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)交通量可以按式(2-7)預(yù)估：,上級 上頁 下頁,或,公路無分隔時，路面窄取高值，路面寬取低值,車道系數(shù),2-1 行車荷載 P27-36,例題：已知某公路使用初期設(shè)計(jì)車道上標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns=700次/日，交通量年增長率r=5%，該水泥路設(shè)計(jì)使用年限為30年，輪跡橫向分布系數(shù)為0.2，試計(jì)算該路設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne=？,上級 上頁 下頁,解：,2-1 行車荷載 P27-36,2軸載組成與等效換算 各級軸載所占的比例，即軸載組成或軸載譜。 根據(jù)實(shí)測的通過軸載次數(shù)和相應(yīng)的軸載，整理成圖2-6那樣的直方圖，作為該道路通行的各級軸載的典型軸載譜。,上級 上

37、頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,我國水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范和瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范均選用雙輪組單軸軸載100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 各種軸載的作用次數(shù)進(jìn)行等效換算的原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達(dá)到相同的損傷程度。 不同軸載的作用次數(shù)等效換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量作用次數(shù)的軸載換算系數(shù)公式(2-8)：,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,瀝青路面、水泥混凝土路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也不相同，因而系數(shù)和n取值各不相同。,上級 上頁 下頁,2-1 行車荷載 P27-36,3輪跡橫向分布 輪跡的橫向分布：輪跡按一定規(guī)律分布在車道橫斷面上。 圖2-7 輪跡橫向分布系數(shù)：通

38、常取二個條帶的寬度，即50cm（雙輪組每個輪寬20cm，輪隙寬10cm），這時二個條帶頻率之和。 圖2-8,上級 上頁 下頁,圖2-7 圖2-8,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,一、溫度和濕度 對路基路面結(jié)構(gòu)有重要影響的自然環(huán)境因素。 路基土和路面材料的強(qiáng)度與剛度隨路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度和濕度的變化有時會有大幅度的增減。,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,二、溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力 路基土和路面材料的體積隨路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度和濕度的升降而引起膨脹和收縮。脹縮因某種原因受到約束而不能實(shí)現(xiàn)時，路基和路面結(jié)構(gòu)內(nèi)便會產(chǎn)生附加應(yīng)力。 三、路面溫度變化 圖2-11圖2-12

39、 大氣的溫度在一年四季和一晝夜之間發(fā)生著周期性的變化，受大氣直接影響的路面溫度也相應(yīng)地在一年之間和一日之間發(fā)生著周期性的變化。,上級 上頁 下頁,圖2-11、圖2-12,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,由圖可見： 路表面溫度變化與氣溫變化大致是同步的，但是由于部分太陽輻射熱被路面所吸收，路表面的溫度較氣溫高，尤其是瀝青路面，由于吸熱量高，溫度增值的幅度超過水泥混凝土路面。 面層結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變化呈周期性變化，升降的幅度隨深度的增加而減小，其峰值的出現(xiàn)也隨深度的增加而越來越滯后。,上級 上頁 下頁,圖2-13圖2-14,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素

40、影響 P36-40,圖2-13 由圖可見，頂面與底面之間的溫差，在一天內(nèi)經(jīng)歷了由負(fù)(頂溫低于底溫)到正(頂溫高于底溫)，再由正到負(fù)的循環(huán)變化。 溫度梯度：單位深度內(nèi)的平均溫度坡差。 圖2-14 可以看出，溫度梯度的變化與氣溫的變化大致是同步的，具有周期性特點(diǎn)。,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,除了日變化之外，一年四季面層不同深度處的溫度還隨氣溫的變化而經(jīng)歷著年變化。圖3-5,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,氣溫和太陽輻射是決定路面溫度狀況的兩項(xiàng)最重要因素。,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,四、溫度狀況預(yù)估 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況，

41、可通過在外部和內(nèi)部影響因素之間建立聯(lián)系的方法來預(yù)估。 這種方法有兩類，即統(tǒng)計(jì)方法和理論方法。,上級 上頁 下頁,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,1.統(tǒng)計(jì)方法 在路面結(jié)構(gòu)層的不同深處埋設(shè)測溫元件，連續(xù)觀測年循環(huán)內(nèi)不同時刻的溫度變化，同時收集當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，包括對應(yīng)的氣溫和輻射熱等，對記錄的路面溫度和氣象因素進(jìn)行步回歸分析。 式(2-9)：,上級 上頁 下頁,Tmax=+bTa.max+cQ,2-2 環(huán)境因素影響 P36-40,2.理論法 是應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程式推演出各項(xiàng)氣象資料和路面材料熱物理特性參數(shù)組成的溫度預(yù)估方程式。通常由于參數(shù)確定的難度大，理論假設(shè)的理想化，預(yù)估的結(jié)果與實(shí)測結(jié)果有一定

42、的差距。,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,一、路基受力狀況 路基承受著路基自重和汽車輪重這兩種荷載。 路基土在車輪荷載作用下所引起的垂直應(yīng)力可以用近似公式(2-10)計(jì)算。 見圖2-16,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,路基土本身自重在路基內(nèi)深度為Z處所引起的垂直壓應(yīng)力B按式(2-11)計(jì)算。 B=Z 路基內(nèi)任一點(diǎn)處的垂直應(yīng)力包括由車輪荷載引起的z 和由土基自重引起的B，兩者的共同作用。,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,二、路基工作區(qū) 定義：在路基某一深度Za處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力z與路基土自重引起的垂直

43、應(yīng)力相比所占比例很小，僅為11015時，該深度Za范圍內(nèi)的路基。 路基工作區(qū)深度Za可以用式(2-12)計(jì)算：,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,當(dāng)工作區(qū)深度大于路基填土高度時，行車荷載的作用不僅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土層，因此，天然地基上部土層和路堤應(yīng)同時滿足工作區(qū)的要求，均應(yīng)充分壓實(shí)。圖2-17,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,三、路基土的應(yīng)力一應(yīng)變特性 路基土的變形包括彈性變形和塑性變形兩部分 壓入承載板試驗(yàn)是研究土基應(yīng)力一應(yīng)變特性最常用的一種方法。這種方法是以一定尺寸的剛性承載板置于土基頂面，逐級加荷卸荷，記錄施加于承

44、載板上的荷載及由該荷載所引起的沉降變形，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可繪出土基頂面壓應(yīng)力與回彈變形的關(guān)系曲線。圖2-18a)是這種關(guān)系的典型情況。,上級 上頁 下頁,圖2-18,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,評定土基應(yīng)力一應(yīng)變狀態(tài)以及設(shè)計(jì)路面時通常仍然用模量值E來表征。 (1)初始切線模量：應(yīng)力值為零時的應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率，如圖2-18c)中的所示; (2)切線模量：某一應(yīng)力級位處應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率，如圖2-18c)中的所示,反映該級應(yīng)力處應(yīng)力一應(yīng)變變化的精確關(guān)系；,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,(3)割線模量：以某一應(yīng)力值對應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起

45、始點(diǎn)相連的割線的斜率，如圖2-18c) 中所示，反映土基在工作應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力一應(yīng)變的平均狀態(tài); (4)回彈模量：應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力一應(yīng)變曲線的割線模量，如圖2-18c)中所示。 前三種模量中的應(yīng)變值包含殘余應(yīng)變和回彈應(yīng)變，而回彈模量則僅包含回彈應(yīng)變，它部分地反映了土的彈性性質(zhì)。,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,土基應(yīng)力一應(yīng)變的非線性特性:式(2-15) ER=K1K2,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,粘性土：式(2-16) ER=K2+K|K1-(1-2)| 四、重復(fù)荷載對路基土的影響 土基在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生的塑性變形積累，最終將導(dǎo)致

46、何種狀況，主要取決于： (1)土的性質(zhì)(類型)和狀態(tài)(含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)); (2)重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載同一次靜載下達(dá)到的極限強(qiáng)度之比來表示，即相對荷載；,上級 上頁 下頁,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 P40-44,(3)荷載作用的性質(zhì)，即重復(fù)荷載的施加速度1每次作用的持續(xù)時間以及重復(fù)作用的頻率。 在重復(fù)應(yīng)力低于臨界值的范圍內(nèi)，總應(yīng)變的累積規(guī)律在半對數(shù)(或?qū)?shù))坐標(biāo)上一般呈線性關(guān)系，可表示為式(2-17) 1=a+blgN,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它的抵抗車輪荷載能力的大小，主要決定干路基頂面在一定應(yīng)力級位下抵抗變形的能力。用于

47、表征土基承載力的參數(shù)指標(biāo)有回彈模量、地基反應(yīng)模量和加州承載比(CBR)等。,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,一、土基回彈模量 以回彈模量表征土基的承載能力，可以反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)，因而可以應(yīng)用彈性理論公式描述荷載與變形之間的關(guān)系。測定土基回彈模量：柔性壓板、剛性壓板 柔性壓板：式2-18,上級 上頁 下頁,圖2-20,上級 上頁 下頁,剛性壓板:式2-22,2-4 土基的承載能力 P44-48,柔性路面：承載板的撓度l(r)與坐標(biāo)r有關(guān)，在壓板中心處(r0)，即式2-19:,上級 上頁 下頁,因此，當(dāng)測得壓板中心或者壓板邊緣處撓度之后，假如j為已知

48、值，即可通過式(2-19)或式(2-20)反算，得到回彈模量ER值。,在柔性壓板邊緣處ra，其撓度可以按下式2-20：,2-4 土基的承載能力 P44-48,剛性路面：其撓度j值與接觸壓力p值可分別按式(2-21)或式(2-22)計(jì)算。,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,二、地基反應(yīng)模量 地基反應(yīng)模量K：壓力p與彎沉l之比。即式(2-24) ：,上級 上頁 下頁,地基反應(yīng)模量及值用承載板試驗(yàn)確定,2-4 土基的承載能力 P44-48,承載板的直徑規(guī)定為76cm。測定方法與回彈模量測定方法相類似，但是采取一次加載到位的方法。施加荷載的量值根據(jù)不同的工程對象，有兩種方法供選用

49、。 當(dāng)?shù)鼗^為軟弱時，用0.127cm的彎沉量控制承載板的荷載； 假如地基較為堅(jiān)實(shí)，彎沉值難以達(dá)到0.127cm時，則采用另一種控制方法，以單位壓力p70kPa控制承載板的荷載。,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,規(guī)定以直徑為76cm的承載板為標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)采用直徑為30cm的承載板測定時，可按下式(2-25)進(jìn)行修正： K760.4K30 考慮回彈彎沉，則可以得到地基回彈反應(yīng)模量及no通常及n與總彎沉對應(yīng)的地基反應(yīng)模量足之間有如下關(guān)系：圖2-23 KR1.77K (2-26),上級 上頁 下頁,圖2-23,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,三、加州承載比

50、(CBR) 一種評定土基及路面材料承載能力的指標(biāo)。承載能力以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)碎石為標(biāo)準(zhǔn)，以它們的相對比值表示CBR值。式(2-27) CBRP/Ps100 注意事項(xiàng)； 試驗(yàn)時，用一個端部面積為19.35cm2的標(biāo)準(zhǔn)壓頭，以0.127cm/min的速度壓入土中，記錄每貫入0.254cm時的單位壓力，直至壓入深度達(dá)到1.27cm時為止。,上級 上頁 下頁,2-4 土基的承載能力 P44-48,計(jì)算CBR值時，取貫入度為0.254cm。但是當(dāng)貫入度為0.254cm時的CBR值小于貫入度為0.508cm時的CBR值時，應(yīng)采用后者為準(zhǔn)。 CBR試驗(yàn)設(shè)備有室內(nèi)試驗(yàn)與室外

51、試驗(yàn)兩種。 室內(nèi)用CBR試驗(yàn)裝置如圖2-24所示。試件按路基施工時的含水量及壓實(shí)度要求在試簡內(nèi)制備，并在加載前浸泡在水中飽水4天。 CBR值野外試驗(yàn)方法基本上與室內(nèi)試驗(yàn)相同，但其壓人試驗(yàn)直接在土基頂面進(jìn)行。,上級 上頁 下頁,圖2-24,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,一、路基的主要病害 路基的主要病害有：路基沉陷 、邊坡滑塌 、碎落和崩塌 、路基沿山坡滑動 、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞 。 1、路基沉陷 路基沉陷是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落，如圖2-25a)所示。路基的沉陷可以有兩種情況：一是路基本身的壓縮沉降;二是由于路基下部天然地面承載能力不

52、足，在路基自重的作用下引起沉陷或向兩側(cè)擠出而造成的。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,路基的沉縮是因路基填料選擇不當(dāng)，填筑方法不合理，壓實(shí)度不足，在路基堤身內(nèi)部形成過濕的夾層等因素，在荷載和水溫綜合作用之下，引起路基沉縮，如圖2-25b)所示。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,地基的沉陷是指原天然地面有軟土、泥沼或不密實(shí)的松土存在，承載能力極低，路基修筑前未經(jīng)處理，在路基自重作用下，地基下沉或向兩側(cè)擠出，引起路基下陷，如圖2-25c)所示 2、邊坡滑塌 分為溜方與滑坡兩種情況。 1)溜方：由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成。溜方

53、通常指的是邊坡上表面薄層土體下溜。主要是由于流動水沖刷邊坡或施工不當(dāng)而引起的，如圖2-26a)、b)所示。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,2)滑坡：一部分土體在重力作用下沿某一滑動面滑動。滑坡主要是由于土體的穩(wěn)定性不足所引起的，如圖2-26c)所示。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,路堤邊坡滑坡的主要原因是路堤邊坡坡度過陡，或邊坡坡腳被沖刷淘空，或填土層次安排不當(dāng)。 路塹邊坡滑坡的主要原因是邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質(zhì)不相適應(yīng)。粘性土層和蓄水的砂石層交替分層蘊(yùn)藏，特別是有傾向于路塹方向的斜坡層理存在時，就容易造成滑動。,上

54、級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,3、碎落和崩塌 剝落和碎落是指路塹邊坡風(fēng)化巖層表面，在大氣溫度與濕度的交替作用，以及雨水沖刷和動力作用之下，表層巖石從坡面上剝落下來，向下滾落。大塊巖石脫離坡面沿邊坡滾落稱為崩塌。 4、路基沿山坡滑動 在較陡的山坡填筑路基，若路基底部被水浸濕，形成滑動面，坡腳又未進(jìn)行必要的支撐，在路基自重和行車荷載作用下，整個路基沿傾斜的原地面向下滑動，路基整體失去穩(wěn)定。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,5、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞 公路通過不良地質(zhì)條件(如泥石流、溶洞等)和較大自然災(zāi)害(如大暴雨)地區(qū)，均可

55、能導(dǎo)致路基的大規(guī)模毀壞。 二、路基病害防治措施 正確設(shè)計(jì)路基橫斷面; 選擇良好的路基用土填筑路基，必要時對路基上層填土作穩(wěn)定處理。,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,選擇良好的路基用土填筑路基，必要時對路基上層填土作穩(wěn)定處理。 采取正確的填筑方法，充分壓實(shí)路基，保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度; 適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上升進(jìn)入路基工作區(qū)范圍; 正確進(jìn)行排水設(shè)計(jì)(包括地面排水、地下排水、路面結(jié)構(gòu)排水以及地基的特殊排水);,上級 上頁 下頁,2-5 路基的變形、破壞及防治 P48-49,必要時設(shè)計(jì)隔離層隔絕毛細(xì)水上升，設(shè)置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積，設(shè)

56、置砂墊層以疏干土基; 采取邊坡加固，修筑擋土結(jié)構(gòu)物、土體加筋等防護(hù)技術(shù)措施，以提高其整體穩(wěn)定性。 以上各項(xiàng)技術(shù)措施的宗旨在于限制水分侵入路基，或使已侵入路基的水分迅速排除，保持干燥，提高路基的整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,路面所用的材料，按其不同的形態(tài)及成型性質(zhì)大致可分為三類： (1)松散顆粒型材料及塊料； (2)瀝青結(jié)合料類； (3)無機(jī)結(jié)合料類。 這些材料按不同的成型方式(密實(shí)型、嵌擠型和穩(wěn)定型)形成各種結(jié)構(gòu)層。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,一、抗剪強(qiáng)度 剪切破損類型： 路面結(jié)構(gòu)層厚度較薄，總體剛度不

57、足，導(dǎo)致路基路面整體結(jié)構(gòu)發(fā)生剪切破壞； 無結(jié)合料的粒料基層因?qū)游徊缓侠?，?nèi)部剪應(yīng)力過大而引起部分結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生剪切破壞； 面層結(jié)構(gòu)的材料抗剪強(qiáng)度較低，級配碎石面層等，面層材料產(chǎn)生縱向或橫向推移等各種剪切破壞。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,按摩爾(MohrCoumbnb)強(qiáng)度理論,上級 上頁 下頁,c和 粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，是表征路面材料抗剪強(qiáng)度的兩項(xiàng)參數(shù)，可以通過直接剪切試驗(yàn)，繪出-曲線后，按上式確定。,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,對于松散粒料無法進(jìn)行直剪試驗(yàn)時，可以由三軸壓縮試驗(yàn)，繪制摩爾圓和相應(yīng)的包絡(luò)線，按上式直線關(guān)系近似確定c、值，如圖2-

58、27所示。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,二、抗拉強(qiáng)度 路面材料的抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力所提供，可以采用直接拉伸或間接拉伸試驗(yàn)，測繪應(yīng)力應(yīng)變曲線，取曲線的最大應(yīng)力值為抗拉強(qiáng)度。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,直接拉伸試驗(yàn)(圖2-28) 是將混合料制成圓柱形試件，試件兩端粘結(jié)在有球形鉸結(jié)的金屬蓋帽上，通過安裝在試件上的變形傳感器，測定試件在各級拉應(yīng)力下的應(yīng)變值。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,間接拉伸試驗(yàn)(劈裂試驗(yàn)) 是將混合料制成圓柱形試件，直徑為D，高度為h(見圖2-29)，試

59、驗(yàn)時通過壓條，沿直徑方向按一定的速率施加荷載，直至試件開裂破壞。,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,三、抗彎拉強(qiáng)度 路面材料的抗彎拉強(qiáng)度，大多通過簡支小梁試驗(yàn)進(jìn)行評定。小梁截面邊長的尺寸應(yīng)不低于混合料中集料最大粒徑的4倍。通常采用三分點(diǎn)加載(見圖2-30)。材料的抗彎拉強(qiáng)度按下式(2-31)計(jì)算：,上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,四、應(yīng)力一應(yīng)變特性 應(yīng)力一應(yīng)變特性具有明顯的非線性特征，即彈性模量Er，隨偏應(yīng)力d(1 3 )的增大而減小，隨側(cè)壓力3的增大而增大(見圖2-18b)。 根據(jù)大量試驗(yàn)，碎、礫石材料的回彈模量值可以用下列形式(

60、2-32)表示：,上級 上頁 下頁,由回歸分析得到，一般情況下碎石集料的K1變動于7.015.7；K2變動于0.460.64之間。,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,混凝土的抗壓彈性模量：式(2-33),上級 上頁 下頁,無機(jī)結(jié)合料混合料早期抗壓回彈模量：式(2-34),無機(jī)結(jié)合料混合料早期抗折彈性模量：式(2-35),2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,瀝青混合料的勁度模量是在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系參數(shù)：式(2-36),上級 上頁 下頁,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 P49-54,特點(diǎn)： 當(dāng)加荷時間短或溫度較低時，曲線接近水平，表明材料處于彈性狀態(tài)；