路基土的特性及設計參數(shù)

1、 土是巖石經(jīng)過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物 搬運、沉積搬運、沉積 風化風化 巖石巖石 地球 土土 地球 形成過程形成過程 形成條件形成條件 物理、力學物理、力學 性質(zhì)性質(zhì) 影響影響 第一節(jié)第一節(jié) 路基土的分類及工程特性路基土的分類及工程特性 1 1、路基土的分類、路基土的分類 1 1、路基土的分類、路基土的分類 u不同粒組的劃分界限及范圍不同粒組的劃分界限及范圍 其中：以其中：以60mm作為作為粗粒組與巨粒組粗粒組與巨粒組的分界；的分界； 以以0.075mm作為作為細粒組與粗粒組細粒組與粗粒組的分界；的分界； 2mm是是粗粒組中的礫與

2、砂粒粗粒組中的礫與砂粒的區(qū)分界限；的區(qū)分界限； 0.002mm是是粘粒與粉粒粘粒與粉粒的區(qū)分界限。的區(qū)分界限。 1 1、路基土的分類、路基土的分類 1 1、路基土的分類、路基土的分類 巨粒土巨粒土 粗粒土粗粒土 粗粒土粗粒土 細粒土塑性圖細粒土塑性圖 細粒土細粒土 粉土粉土 特殊土塑性圖特殊土塑性圖 鹽漬土分類表鹽漬土分類表 凍土分類表凍土分類表 2 2、路基土的工程性質(zhì)、路基土的工程性質(zhì) 節(jié)尾節(jié)尾 路基自重應力：路基自重應力： Z B 路基任意點：路基任意點： BZ 1、路基受力分析、路基受力分析 2 5 . 21 D Z p z 1）均布荷載）均布荷載 2）集中荷載）集中荷載0.5K ,

3、2 一般 Z P K Z 車輪荷載應力：車輪荷載應力： 3）層狀體系理論求解均布荷載的應力進行計算更加準確）層狀體系理論求解均布荷載的應力進行計算更加準確 在路基某一深度在路基某一深度Za處，當處，當車輪荷載引起的垂直應力車輪荷載引起的垂直應力與與路基土自路基土自 重引起的垂直應力重引起的垂直應力相比大于等于相比大于等于0.1時對應的深度，該深度時對應的深度，該深度Za 范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)路基稱為路基工作區(qū)。 概念：概念： 該深度該深度Za隨車輛荷載增大而隨車輛荷載增大而 增大，隨路面的強度和厚度增大，隨路面的強度和厚度 的增加而減小。的增加而減小。 工作區(qū)內(nèi)：強度、穩(wěn)定性重要

4、，壓實度提高。工作區(qū)內(nèi)：強度、穩(wěn)定性重要，壓實度提高。 討論工作區(qū)？討論工作區(qū)？ 對模量不同的路面結(jié)構對模量不同的路面結(jié)構 ，應將，應將 路面折算為與路基同一性質(zhì)的整路面折算為與路基同一性質(zhì)的整 體后，再進行計算。體后，再進行計算。 5.2 0 1 1 E E hh i n i i 要求：要求： 建議：建議： 由于簡化公式誤差很大，由于簡化公式誤差很大， 建議采用層彈性體系程序建議采用層彈性體系程序 計算荷載應力。計算荷載應力。 面層 基層 路路 基基 結(jié)結(jié) 構構 上路床 下路床 上路堤 下路堤 上基層 底基層 上面層 中面層 下面層 30cm 50cm90cm 70cm 7080cm 路基工

5、作區(qū) 1、基本概念、基本概念 路路 面面 結(jié)結(jié) 構構 路床 路堤 路基設施 路基 材料結(jié)構 必要的功能層 0.5K,3一般 KnP Z a l pa E r 0 0 2 0 21 l pa E r a 41 0 2 0 l pa E 21 4 0 2 0 路基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線路基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線 （a）柔性承載板）柔性承載板 （b）剛性承載板）剛性承載板 p r P r 2 p r pa ar 1 2 22 節(jié)尾節(jié)尾 1）路基水的來源 路基水的來源示意圖 凍脹丘凍脹丘 Pingo 熱融熱融thaw 路基凍脹路基凍脹 路面開裂路面開裂 2）路基水溫狀況變化相應

6、的措施 土的工作狀態(tài)。 JTG D30-2015用路基工作區(qū) 和地下水位確定濕度。 )( )( PL L c ww ww w 0)( PL ww 路基濕度路基濕度平衡濕度狀況平衡濕度狀況 竣工竣工23年年 路基實際的設計狀態(tài)路基實際的設計狀態(tài)平衡濕度狀況，與回彈模量室內(nèi)試平衡濕度狀況，與回彈模量室內(nèi)試 驗條件不完全一致驗條件不完全一致, ,因此：因此： 路基濕度設計狀態(tài)路基濕度設計狀態(tài) 回彈模量室內(nèi)試驗條回彈模量室內(nèi)試驗條 件濕度（標準狀態(tài)）件濕度（標準狀態(tài)） u平衡濕度狀態(tài)下的路基回彈模量平衡濕度狀態(tài)下的路基回彈模量= = 標準條件下的模量標準條件下的模量濕度調(diào)整系數(shù)濕度調(diào)整系數(shù)(TMI)(

7、TMI) 1）采用基質(zhì)吸力指標的原因）采用基質(zhì)吸力指標的原因 11 dd w ssw SS G d w w w s w SG e 1 1 s w s w ds d ww S G 三者三者 關系式關系式 基于非飽和土力學中土水特性曲線理論預估路基濕度基于非飽和土力學中土水特性曲線理論預估路基濕度 如何確定如何確定 基質(zhì)吸力？基質(zhì)吸力？ 0 100 200 300 400 500 600 700 0.010.020.030.040.050.0 地下水位(m) 基質(zhì)吸力(kPa) 路基相對高度大于路基相對高度大于12m時，路基土基質(zhì)吸力主要與氣候指標時，路基土基質(zhì)吸力主要與氣候指標 相關，包括相關，

8、包括平均相對濕度、降雨天數(shù)和濕度指數(shù)平均相對濕度、降雨天數(shù)和濕度指數(shù)TMI。 / TMI m h mw hy e 地下水位控制的基質(zhì)吸力預估模型地下水位控制的基質(zhì)吸力預估模型 氣候因素控制的基質(zhì)吸力預估模型氣候因素控制的基質(zhì)吸力預估模型 6）基質(zhì)吸力計算方法）基質(zhì)吸力計算方法 wPI 00.300419.07133.4515.0 0.50.300521.50137.3016.0 50.300663.50142.5017.5 100.300801.00147.6025.0 200.300975.00152.5032.0 500.3001171.20157.5027.8 節(jié)尾節(jié)尾 2. 路基工作區(qū)

9、路基工作區(qū) he- aa ZZ 路基設計時依據(jù)毛細水上升高度（路基設計時依據(jù)毛細水上升高度（h h0 0）、路）、路 基工作區(qū)相互關系確定濕度狀況類型?；ぷ鲄^(qū)相互關系確定濕度狀況類型。 毛細水上升高度毛細水上升高度 由海森公式預估由海森公式預估 0 1 0 C h ed h0 毛細水上升高度（毛細水上升高度（m）；）； e 土的空隙比；土的空隙比； d10 土的有效粒徑；土的有效粒徑； C 系數(shù)，一般取系數(shù)，一般取110-5510-5（m2）。）。 毛細水上升高度，可采用推薦值，也可采用調(diào)查值。毛細水上升高度，可采用推薦值，也可采用調(diào)查值。 0.620.9510.1818.6868.26粘土

10、粘土 0.740.9911.1718.9233.36粉土粉土 0.901.0012.9914.350.81.2粘土質(zhì)砂粘土質(zhì)砂 0.810.9512.8115.000.80.9砂砂 飽和度飽和度Sr 含水量含水量（）（） 毛細水上升最大高度毛細水上升最大高度 h0（m） 土質(zhì)類型土質(zhì)類型 潮濕類濕度推薦表潮濕類濕度推薦表 節(jié)尾節(jié)尾 試試 件件 荷載傳感器荷載傳感器 活塞桿活塞桿 球座球座 鋼球鋼球 外置外置LVDT LVDT托架托架 活塞套管活塞套管 三軸室三軸室 系桿系桿 試件底座試件底座 O形環(huán)形環(huán) 試件頂蓋試件頂蓋 多孔透水石多孔透水石 真空引管真空引管 重復荷載加載器重復荷載加載器 多

11、孔透水石多孔透水石 橡皮膜橡皮膜 l pa E r 0 0 2 0 21 l pa E r a 41 0 2 0 l pa E 21 4 0 2 0 p r pa ar 1 2 22 n i i n i i l p a E 1 1 2 00 1 2 試試 件件 荷載傳感器荷載傳感器 活塞桿活塞桿 球座球座 鋼球鋼球 外置外置LVDT LVDT托架托架 活塞套管活塞套管 三軸室三軸室 系桿系桿 試件底座試件底座 O形環(huán)形環(huán) 試件頂蓋試件頂蓋 多孔透水石多孔透水石 真空引管真空引管 重復荷載加載器重復荷載加載器 多孔透水石多孔透水石 橡皮膜橡皮膜 N/m3 MPa/m l p k %100 0 p

12、 p CBR 資料來源資料來源關系式關系式附注附注 殼牌石油公司殼牌石油公司 為為動彈性模量動彈性模量 為為靜彈性模量靜彈性模量 英國英國TRRL為為動彈性模量動彈性模量 美國地瀝青協(xié)會法美國地瀝青協(xié)會法 AI為為動彈性模量動彈性模量 CBRE10 0 0 E CBRE5 0 0 E 64. 0 0 )(6 .17CBRE 0 E CBRE5 .10 0 三軸不排水三軸不排水 示意圖示意圖 三軸固結(jié)三軸固結(jié) 不排水不排水 示意圖示意圖 節(jié)尾節(jié)尾 1 1、我國公路用土如何進行類型劃分？土的粒組又如何區(qū)分？、我國公路用土如何進行類型劃分？土的粒組又如何區(qū)分？ 2 2、不同路基土有何工程特點？如何根

13、據(jù)因地取材的原則選擇路基填料？、不同路基土有何工程特點？如何根據(jù)因地取材的原則選擇路基填料？ 3 3、什么是路基平衡濕度？如何確定路基的平衡濕度狀態(tài)？、什么是路基平衡濕度？如何確定路基的平衡濕度狀態(tài)？ 4 4、何謂路基工作區(qū)、何謂路基工作區(qū)? ?當工作區(qū)深度大于路基填土高時應采取何措施？為什么？當工作區(qū)深度大于路基填土高時應采取何措施？為什么？ 5 5、一土路修建在、一土路修建在4 4 區(qū)，黏性土，地下水位高區(qū)，黏性土，地下水位高1.8m1.8m，請問當路基高度分別為，請問當路基高度分別為 2.5m2.5m、2.0m2.0m、1.5m1.5m時，路基的平衡濕度是多少？時，路基的平衡濕度是多少？

14、 6 6、一公路修筑在、一公路修筑在1 1 區(qū)，粉性土，地下水位高區(qū)，粉性土，地下水位高1.8m1.8m，請問當路基高度分別為，請問當路基高度分別為 2.5m2.5m、2.0m2.0m、1.5m1.5m時，路基平衡濕度狀態(tài)可能是什么狀？時，路基平衡濕度狀態(tài)可能是什么狀？ 7 7、已知道路路面結(jié)構為、已知道路路面結(jié)構為4cmAC+ 6cmAC +8cmAC +38cm 4cmAC+ 6cmAC +8cmAC +38cm 水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定碎石+20cm +20cm 二灰二灰 土，抗壓模量分別為土，抗壓模量分別為1800MPa1800MPa、1600MPa1600MPa、1400MPa1400MPa、1900MPa1900MPa、和、和900MPa900MPa，路基，路基 模量為模量為45MPa45MPa，路基高度為，路基高度為3.0m