路基路面工程教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)路基路面工程教案 專(zhuān) 業(yè)：交通工程專(zhuān)業(yè) 姓 名：尹 振 羽 教學(xué)要求1對(duì)于知識(shí)性較強(qiáng)、內(nèi)容重要的章節(jié)采用以板書(shū)為主，做到把路基路面工程的基本知識(shí)講清楚，學(xué)生學(xué)的扎實(shí)，及時(shí)布置課堂作與課后作業(yè)。2對(duì)于書(shū)中內(nèi)容繁雜的部分，采用課堂授課與課后自學(xué)相結(jié)合的形式，要求學(xué)生在課后自學(xué)完成部分，提交自學(xué)總結(jié)報(bào)告。3對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的施工部分，在本課程建設(shè)中采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，將路基施工、基層施工及面層施工過(guò)程錄制教學(xué)圖片，節(jié)省教學(xué)時(shí)間，加大授課的信息量，提高教學(xué)速率，同時(shí)還提高了學(xué)生的

2、學(xué)習(xí)效果。4對(duì)于路基路面工程課程的考核方法，力求做到盡可能綜合反應(yīng)學(xué)生的整體素質(zhì)，主要從兩個(gè)方面對(duì)教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革。一是作業(yè)形式的改革，課后作業(yè)中的基本理論題與計(jì)算題，按傳統(tǒng)的方式以書(shū)面形式完成。針對(duì)現(xiàn)在教材中測(cè)定學(xué)生綜合素質(zhì)的作業(yè)缺少的情況，依據(jù)課程進(jìn)展情況布置課后調(diào)研論文型題目，比如瀝青路面施工部分，可讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，利用圖書(shū)館和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查閱資料，總結(jié)世界先進(jìn)的瀝青路面施工工藝，提交自學(xué)總結(jié)和調(diào)查報(bào)告。二是考試采用閉卷與開(kāi)卷相結(jié)合的方式，開(kāi)卷考試能夠體現(xiàn)學(xué)生的理解深度和掌握程度，在培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力方面有不可替代的優(yōu)勢(shì)。本課程開(kāi)卷考試避免出現(xiàn)加大題量，多選用能綜合體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)深度

3、和廣度方面的內(nèi)容，增加是非題、與實(shí)際工程密切相關(guān)的論述題等，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際、思考與解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生的成績(jī)能夠真正體現(xiàn)其綜合素質(zhì)。教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)講授學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)1 總論442 行車(chē)荷載、環(huán)境因素、材料力學(xué)性質(zhì)443 一般路基設(shè)計(jì)224 路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)665 路基防護(hù)與加固226 擋土墻設(shè)計(jì)447 路基路面排水設(shè)計(jì)2228 土質(zhì)路基施工229 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定路面4410 瀝青路面44211 瀝青路面設(shè)計(jì)6612 水泥混凝土路面44213 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)66 總 計(jì)60546教學(xué)安排第一章總 論教學(xué)目標(biāo)掌握路基路面工程特點(diǎn)，路面結(jié)構(gòu)基層位功能；熟悉路基的水溫狀況及干濕類(lèi)型，路面的等級(jí)與

4、分類(lèi)；了解影響路基路面穩(wěn)定的因素，公路自然區(qū)劃，路基土的分類(lèi)；重點(diǎn)：路面結(jié)構(gòu)基層位的基本概念、功能。1-1 道路工程發(fā)展概況 一、古代道路發(fā)展概況 1.道路： 4000多年前：車(chē)和行車(chē)的路 商代：驛道傳送 西周：以都市為中心 秦代：大修馳道、直道 西漢：驛亭3萬(wàn)處 唐代：以長(zhǎng)安為中心的驛道網(wǎng) 清末：修建了簡(jiǎn)陋的公路 1912-1949：13萬(wàn)km，通車(chē)8萬(wàn)km 2.路面結(jié)構(gòu)： 我國(guó)古代：條石、塊石和石板 歐洲：石料 20世紀(jì)：形成新的學(xué)科分支二、我國(guó)路基路面工程的成果 1.公路自然區(qū)劃：7大區(qū) 2.土的工程分類(lèi)：巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土 3.路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性以回彈模量作為評(píng)價(jià)路基強(qiáng)度與穩(wěn)

5、定性的力學(xué)指標(biāo)。 4.高路堤修筑技術(shù)與支擋結(jié)構(gòu) 5.軟土地基穩(wěn)定技術(shù) 6.巖石路基爆破技術(shù) 7.瀝青路面結(jié)構(gòu)： 60年代初，揭開(kāi)了用國(guó)產(chǎn)瀝青筑路的序幕。 早期的瀝青路面薄層表面處治層。 70年代末，逐步形成了以貫入式路面為主的瀝青路面承重結(jié)構(gòu)。 80年代末采用總厚度超過(guò)70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。 形成了瀝青路面整套技術(shù)。 8.水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)： 70年代中期，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。 在我國(guó)形成丁關(guān)于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整套技術(shù)。 9.柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法： 在力學(xué)理論基礎(chǔ)方面，建立了彈性力學(xué)多層結(jié)構(gòu)承受多個(gè)圓形荷載的分析系統(tǒng)。 10.剛性路面設(shè)計(jì)理論與方法: 在力學(xué)基礎(chǔ)理論方面，運(yùn)用解

6、析法及有限元法建立彈性力學(xué)層狀結(jié)構(gòu)，彈性地基板體結(jié)構(gòu)模型。 11.半剛性路面結(jié)構(gòu):一種主要的結(jié)構(gòu)型式。 12.路面使用性能與表面特性: 路面的平整度、破損程度、承載能力及抗滑性能。 13.路面養(yǎng)護(hù)管理： 路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、項(xiàng)目和路網(wǎng)級(jí)優(yōu)化管理決策。三、引起重視的學(xué)科 1.材料科學(xué)：材料微觀結(jié)構(gòu)研究，復(fù)合材料研究。 2.巖土工程學(xué)：土力學(xué)、巖石力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等。 3.結(jié)構(gòu)分析理論：設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)為主演變成以結(jié)構(gòu)分析理論為主。 4.機(jī)電工程：施工裝備的性能與施工工藝。 5.自動(dòng)控制與量測(cè)技術(shù)：在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)。 6.現(xiàn)代管理科學(xué)：大型的管理系統(tǒng)，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)路基路面工程各

7、個(gè)階段的信息進(jìn)行跟蹤、采集、存儲(chǔ)、處理、定期作評(píng)估和預(yù)測(cè)。 1-2 路基路面工程的特點(diǎn) 1.路基定義：在天然地面上按道路的設(shè)計(jì)線(xiàn)形(位置)和設(shè)計(jì)橫斷面(幾何尺寸)的要求開(kāi)挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。 2.路面定義：在路基頂面的行車(chē)部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。 3.特點(diǎn)： 路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路面結(jié)構(gòu)層的存在又保護(hù)了路基。 路基和路面相輔相成。 路基與路面工程工程數(shù)量十分可觀。 路面結(jié)構(gòu)在道路造價(jià)中所占比重很大，達(dá)到30左右。 路基路面是一項(xiàng)線(xiàn)形工程，決定了路基與路面工程復(fù)雜多變的特點(diǎn)。 一、承載能力 要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及其各組成部分具有與行車(chē)荷載相適應(yīng)的承載能力。 結(jié)構(gòu)承載能力包括

8、強(qiáng)度與剛度兩方面。 強(qiáng)度抵抗車(chē)輪荷載引起的各個(gè)部位的各種應(yīng)力的性質(zhì)。 剛度在車(chē)輪荷載作用下不發(fā)生過(guò)量的變形的性質(zhì)。 二、穩(wěn)定性 1.在地表上開(kāi)挖或填筑，改變?cè)貙咏Y(jié)構(gòu)。 2.大氣降水使得路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的濕度狀態(tài)發(fā)生變化。 3.大氣溫度周期性的變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響如凍脹、翻漿。 三、耐久性 路基路面工程從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工至建成通車(chē)需要較長(zhǎng)時(shí)間，且投資大的工程應(yīng)有較長(zhǎng)的使用年限。因此路基路面工程應(yīng)具有耐久的性能。 四、路面表面平整度 影響行車(chē)安全，行車(chē)舒適性以及運(yùn)輸效益的重要使用性能。 五、抗滑性能 摩擦系數(shù)。 1-3 影響路基路面穩(wěn)定的因素 1.地理?xiàng)l件： 公路沿線(xiàn)的地形、地貌和海

9、拔高度。 平原區(qū)地勢(shì)平坦，路基需要保持一定的最小填土高度。 2.地質(zhì)條件：巖石的種類(lèi)、成因、節(jié)理、風(fēng)化程度和裂隙情況等。 3.氣候條件：氣溫、降水、濕度。 4.水文和水文地質(zhì)條件：河流洪水位，常水位。 5.土的類(lèi)別：不同的土類(lèi)具有不同的工程性質(zhì)。 1-4 路基土的分類(lèi) 1.土的分類(lèi) (1)分類(lèi)體系 劃分依據(jù)：根據(jù)土的顆粒組成，塑性指數(shù)和土中有機(jī)質(zhì)含量分類(lèi)。分類(lèi)：巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土、特殊土。 (2)分類(lèi)方法 1)按有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)土，無(wú)機(jī)質(zhì)土。 2)無(wú)機(jī)質(zhì)土按粗粒含量：巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土三類(lèi)。 3)巨粒土、粗粒土按其細(xì)粒含量和級(jí)配進(jìn)一步細(xì)分（粒徑大小、不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)）。 4)細(xì)粒

10、土按塑指Ip和液限WL在塑性圖上進(jìn)一步細(xì)分。 2.公路用土的工程性質(zhì) 巨粒土：高強(qiáng)度、穩(wěn)定性。 礫石混合料：強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。 砂土：無(wú)塑性，壓實(shí)困難。 砂性土：粗、細(xì)顆粒適宜，理想材料。 粉性土：粉土顆粒，毛細(xì)作用強(qiáng)烈。需改良使用。 粘性土：細(xì)顆粒含量多。 重粘土：不透水，粘聚力大，干燥時(shí)很堅(jiān)硬，施工難易開(kāi)挖與破碎。 1-5 公路自然區(qū)劃 一、公路自然區(qū)劃的制定原則 1.道路工程特征相似性原則 2.地表氣候區(qū)域差異性原則 3.自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則 二、公路自然區(qū)劃的劃分 我國(guó)公路自然區(qū)劃分為三個(gè)等級(jí)。 1.一級(jí)區(qū)劃：七個(gè)一級(jí)區(qū) 北部多年凍土區(qū)； 東部溫潤(rùn)季凍區(qū)； 黃土高

11、原干濕過(guò)渡區(qū)； 東南濕熱區(qū)； 西南潮暖區(qū)； 西北干旱區(qū)； 青藏高寒區(qū)。 2.二級(jí)區(qū)劃:依據(jù)潮濕系數(shù)K，將全國(guó)分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和18個(gè)二級(jí)副區(qū)。 3.三級(jí)區(qū)劃： 1）以水熱、地理和地貌為依據(jù)，分為若干個(gè)具有相似性的區(qū)域單元； 2）以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)分為若干個(gè)類(lèi)型單元。 1-6路基水溫狀況及干濕類(lèi)型 一、路基濕度來(lái)源 (1)大氣降水； (2)地面水； (3)地下水； (4)毛細(xì)水； (5)水蒸汽凝結(jié)水； (6)薄膜移動(dòng)水。 二、大氣溫度對(duì)路基水溫狀況的影響 凍脹:沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時(shí)，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移動(dòng)，并積聚在該處。這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)

12、尤為嚴(yán)重。積聚的水凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開(kāi)裂，即凍脹現(xiàn)象。 翻漿:春暖化凍時(shí)，路面和路基結(jié)構(gòu)由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結(jié)構(gòu)的承載能力便大大降低。經(jīng)重車(chē)反復(fù)作用，路基路面結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。 三、路基干濕類(lèi)型 1.干濕狀態(tài) 干燥、中濕、潮濕和過(guò)濕。 要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。 2.分界標(biāo)準(zhǔn) 干濕類(lèi)型以分界稠度wc1、wc2和wc3來(lái)劃分。 稠度wc定義:土的含水量w與土的液限wl之差與土的塑限wp與液限之差wL的比值。即 wc= (wL- w)/(wL- w

13、p) （1.1） 3.公路干濕類(lèi)型確定:1)對(duì)于原有公路，按不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度范圍內(nèi)路基土的平均稠度確定。 2)對(duì)于新建道路，可用路基臨界高度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。 路基臨界高度:與分界稠度相對(duì)應(yīng)的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱(chēng)為路基臨界高度H。 1-7路面結(jié)構(gòu)及層位功能 一、路面橫斷面 1.槽式橫斷面 2.全鋪式橫斷面 二、路拱橫坡度 路拱：橫坡度橫坡度：行車(chē)、排水 三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能 1.面層 特點(diǎn)：直接同行車(chē)和大氣接觸，承受較大的行車(chē)荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，受到降水的浸蝕和氣溫變化的影響。 要求：具備較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，

14、耐磨，不透水；其表面還應(yīng)有良好的抗滑性和平整度。 材料：水泥混凝土、瀝青餛凝土、瀝青碎(礫)石混合料、砂礫或碎石摻土或不摻土的混合料以及塊料等。 分層：分兩層或三層鋪筑。水泥混凝土路面也有分上下兩層鋪筑。 2基層 特點(diǎn)：承受由面層傳來(lái)的車(chē)輛荷載的垂直力，并擴(kuò)散到下面的墊層和土基中去。 要求：是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力，具有足夠的水穩(wěn)定性。 材料：主要有各種結(jié)合料(如石灰、水泥或?yàn)r青等)穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎(礫)石、貧水泥混凝土、天然砂礫、碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣(如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等)和土、砂、石所組成的混合料等。 分層：分兩層

15、或三層。 3墊層 特點(diǎn)：改善土基的濕度和溫度狀況；擴(kuò)散基層傳下的荷載應(yīng)力。要求：水穩(wěn)性、隔溫性。 材料：松散粒料，砂、礫石；穩(wěn)定類(lèi)墊層，水泥、石灰穩(wěn)定。 1-8路面的等級(jí)與分類(lèi) 一、路面類(lèi)型 面 層 類(lèi) 型 適 用 范 圍 瀝 青 混 凝 土 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路 水 泥 混 凝 土 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路 瀝青貫入、瀝青碎石 瀝青表面處治 三級(jí)公路、四級(jí)公路 砂 石 路 面 四級(jí)公路 二、路面分類(lèi) 1柔性路面 總體結(jié)構(gòu)剛度較小，產(chǎn)生較大的彎沉變形，抗彎拉強(qiáng)度較低，土基承受較大的單位壓力。 主要靠抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度承受車(chē)輛荷載的作用。 包括各種未經(jīng)處

16、理的粒料基層和各類(lèi)瀝青面層、碎(礫)石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。 2剛性路面 主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。 抗彎拉強(qiáng)度高，較高的彈性模量，較大的剛性。 豎向彎沉較小，路面結(jié)構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度承受車(chē)輛荷載，通過(guò)板體的擴(kuò)散分布作用，傳遞給基礎(chǔ)上的單位壓力較柔性路面小得多。 3半剛性路面 用水泥、石灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料處治的土或碎(礫)石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層。 前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強(qiáng)度和剛度均有較大幅度的增長(zhǎng)，但是最終的強(qiáng)度和剛度仍遠(yuǎn)小于水泥混凝土。課后習(xí)題一、名詞解釋1.公路自然區(qū)劃 2.路基臨界高度 3.平均稠度 4.路拱 5.柔性路面

17、6.剛性路面二、思考題1.簡(jiǎn)述路面結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)、作用及材料。2.路基和路面在公路中各起什么作用？有哪些基本要求？3.判斷土基干濕類(lèi)型的分界稠度法和臨界高度法各自的依據(jù)條件和資料有哪些？4.路基干濕類(lèi)型有那些劃分方法，干濕類(lèi)型對(duì)路基有哪些影響？5.試述新建公路土基干濕類(lèi)型的確定方法。6.為何要進(jìn)行公路目然區(qū)劃，制定自然區(qū)劃的原則又是什么?試述公路自然區(qū)劃的意義。7.影響路基路面的水有哪些？水對(duì)路基有哪些影響？8.試述地下水對(duì)路基的影響和氣溫對(duì)路面的影響。9.對(duì)路基填料有什么要求，對(duì)不同性質(zhì)的土，填筑路堤時(shí)要注意哪些問(wèn)題？10.為什么路面要?jiǎng)澐纸Y(jié)構(gòu)層次，如何進(jìn)行劃分？11.試述面層的作用及對(duì)其基本

18、要求。12.試述基層和墊層的作用及對(duì)各自的基本要求。13.試從材料，物理力學(xué)特性，行車(chē)性能和設(shè)計(jì)控制指標(biāo)各方面講述柔性路面與剛性路面的區(qū)別。14.我國(guó)現(xiàn)行路面是怎樣分類(lèi)與分級(jí)的？簡(jiǎn)述其意義。三、計(jì)算題：1 已知某市屬于4區(qū)，有一段粘土路基，路面底面高出地面0.3m，地下水位距地面0.8m，請(qǐng)確定該路基的干濕類(lèi)型和平均濕度。第二章行車(chē)荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)教學(xué)目標(biāo)掌握路基的承載能力，路基的變形、破壞及防治，路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性；熟悉行車(chē)荷載，路面材料的累積變形與疲勞特性；了解環(huán)境因素對(duì)路基路面的影響；重點(diǎn)：行車(chē)荷載的基本概念、路基的承載能力。難點(diǎn)：路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性、累計(jì)變形與疲勞

19、特性。 課時(shí)安排2-1 行車(chē)荷載 一、車(chē)輛的種類(lèi) 分為客車(chē)與貨車(chē)兩大類(lèi)。 客車(chē)：小客車(chē)、中客車(chē)與大客車(chē)。 貨車(chē)：整車(chē)、牽引式掛車(chē)和牽引式半掛車(chē)。 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。 二、車(chē)輛的軸型 我國(guó)公路與城市道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范中以100kN作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重。 三、汽車(chē)對(duì)道路的靜態(tài)壓力 1.汽車(chē)處于停駐狀態(tài)下靜態(tài)壓力。 垂直壓力P：與汽車(chē)輪胎的內(nèi)壓力Pi、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀、輪載的大小等有關(guān)。 輪胎與路面接觸面上的壓力p1.25穩(wěn)定。 2.圓弧法 適用于邊坡有不同的土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒(méi)、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲漏、邊坡為折線(xiàn)或臺(tái)階形的粘性土的路堤與路塹。 1)圓弧法的基本原理與步

20、驟 圓弧法：將圓弧滑動(dòng)面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計(jì)算每一土條沿滑動(dòng)面的下滑力和抗滑力，然后疊加計(jì)算出整個(gè)滑動(dòng)土體的穩(wěn)定性。 假定：土為均質(zhì)和各向同性；滑動(dòng)面通過(guò)坡腳；不考慮土體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作用力的影響，土條不受側(cè)向力作用，或雖有側(cè)向力，但與滑動(dòng)圓弧的切線(xiàn)方向平行。 圓弧法的基本步驟如下： (1)通過(guò)坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿路線(xiàn)縱向取單位長(zhǎng)度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬一般為2-4m，如圖所示。 (2)計(jì)算每個(gè)土條的土體重G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))。 G法向分力Ni、切向分力Ti； 為該弧中心點(diǎn)的半徑線(xiàn)

21、與通過(guò)圓心的豎線(xiàn)之間的夾角。 (3)計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力(抵抗力)。 (4)計(jì)算滑動(dòng)力矩和抗滑力矩。(5)求穩(wěn)定系數(shù)值 2)假定幾個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述步驟計(jì)算對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。 在圓心輔助線(xiàn)MI上繪出，穩(wěn)定系數(shù)對(duì)應(yīng)于圓心的關(guān)系曲線(xiàn)，在該曲線(xiàn)最低點(diǎn)作圓心輔助線(xiàn)MI的平行線(xiàn)，與曲線(xiàn)相切的切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心為極限滑動(dòng)面圓心，對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面為極限滑動(dòng)面，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)，其值應(yīng)在1.25-1.5之間。 3)確定圓心輔助線(xiàn) (1)4.5H法 (2)36線(xiàn)法 4)穩(wěn)定系數(shù)K取值：1.25-1.5。 3.表解法 均質(zhì)、直線(xiàn)形邊坡路堤，滑動(dòng)面通過(guò)坡腳，坡頂為水平并伸至無(wú)限延遠(yuǎn)。 4-2 陡坡路堤穩(wěn)

22、定性一、陡坡路堤 當(dāng)路堤修筑在陡坡上，且地面橫破大于1：2.5或在不穩(wěn)固的山坡上，路基不僅要分析路堤邊坡穩(wěn)定性，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。 陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動(dòng)面下滑，邊坡穩(wěn)定性分析方法可按滑動(dòng)面形狀的不同分為直線(xiàn)和折線(xiàn)兩種方法。 二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法 1.直線(xiàn)法 基底為單一坡面，土體沿直線(xiàn)滑動(dòng)面整體下滑時(shí)，可用直線(xiàn)滑動(dòng)面法。 公式： ()costg+cL/ ()sin式中：Q 對(duì)于以基底接觸面為滑動(dòng)面者，等于路堤自重；對(duì)于以基底以下軟弱面為滑動(dòng)面者，等于路堤連同其下不穩(wěn)定土體的自重力，kN； P路堤頂面的換算土柱荷載，kN； 滑動(dòng)面對(duì)水平面的傾

23、斜角， 滑動(dòng)面上軟弱土體的內(nèi)摩擦角， c滑動(dòng)面上軟弱土體的單位粘聚力，kN； L滑動(dòng)面的全長(zhǎng)，m。 2.折線(xiàn)法 定義：滑動(dòng)面為多個(gè)坡度的折線(xiàn)傾斜面時(shí)，將滑動(dòng)面上土體折線(xiàn)劃分為若干條塊，自上而下分別計(jì)算每個(gè)土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的正負(fù)值確定其整體穩(wěn)定性。 剩余下滑力等于或小于零時(shí)，認(rèn)為穩(wěn)定；大于零時(shí)則不穩(wěn)定，必須采取穩(wěn)定措施。 4-3 浸水路堤穩(wěn)定性 一、滲透動(dòng)水壓力的作用 浸水路堤：受到季節(jié)性或長(zhǎng)期浸水的沿河路堤、河灘路堤等均稱(chēng)為浸水路堤。 河灘路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、浮力及滲透動(dòng)水壓力的作用。 特點(diǎn)： 1.水位上升時(shí)，土體除承受豎向的向上浮力外，還承受滲透

24、動(dòng)水壓力的作用，其作用方向指向土體內(nèi)部。 2.當(dāng)水位驟然下降時(shí)，其滲透動(dòng)水壓力的方向指向土體外面，劇烈破壞路堤邊坡的穩(wěn)定性，產(chǎn)生邊坡凸起和滑坡現(xiàn)象。 3.在高水位時(shí)，如路堤兩側(cè)邊坡上的水位不一致，產(chǎn)生橫穿路堤的滲透。 4.凡是用粘性土填筑的浸水路堤(不包括滲透性極小的純粘土)，都必須進(jìn)行滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算。 二、滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算 滲透動(dòng)水壓力計(jì)算公式： D=B0式中：D 作用于浸潤(rùn)線(xiàn)以下土體重心的滲透動(dòng)水壓力； 滲流水力坡降(取用浸潤(rùn)曲線(xiàn)的平均坡降)； B浸潤(rùn)曲線(xiàn)與滑動(dòng)弧之間的面積； 0 水的容重。 三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析 浸水路堤的破壞一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時(shí)候。 采用圓弧法進(jìn)

25、行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析，其穩(wěn)定系數(shù)K計(jì)算與一般路堤相同。 課后習(xí)題一、名詞解釋1.工程地質(zhì)法 2.圓弧法 3.浸水路堤 4.陡坡路堤 5.力學(xué)法（數(shù)解）6.力學(xué)法（表解）7.圓心輔助線(xiàn) 8.當(dāng)量土柱高二、思考題1.簡(jiǎn)述力學(xué)驗(yàn)算法的步驟。2.簡(jiǎn)述圓弧法分析邊坡穩(wěn)定性的原理及方法。3.在路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算中，已求得某個(gè)滑動(dòng)面上的穩(wěn)定系數(shù)K1.5，試問(wèn)該路基邊坡是否穩(wěn)定？為什么？4.在路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算中，浸水路堤與普通路堤有何區(qū)別？5.路基邊坡穩(wěn)定性分析中，有關(guān)的計(jì)算參數(shù)如何確定？6.簡(jiǎn)述陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析的方法？7.直線(xiàn)滑動(dòng)面法和圓弧滑動(dòng)面法各自適用的條件是什么？8.圓弧法計(jì)算路基邊坡穩(wěn)定

26、性時(shí)，圓心輔助線(xiàn)如何確定？9.路基穩(wěn)定性分析所采用的工程地質(zhì)法與力學(xué)驗(yàn)算法之間有何聯(lián)系?三、計(jì)算題1.已知：路基高度15m，頂寬10m，路基邊坡為1：1.5，路基中心高度與邊坡高度大致相同。路基填土為粉質(zhì)中液限粘土，土的粘聚力c=9.0kpa，內(nèi)摩擦角25，容重=17kn/m3，荷載為掛車(chē)-80（一輛車(chē)重力800KN）。試分析其邊坡穩(wěn)定性。3.已知：路基高度14m，頂寬10m，路基邊坡為1：1.5，路基中心高度與邊坡高度大致相同。路基填土為粉質(zhì)中液限粘土，土的粘聚力c=10.0kpa，內(nèi)摩擦角25，容重=16kn/m3，荷載為掛車(chē)-80（一輛車(chē)重力800KN）。高水位時(shí)水深為7m。飽和后粘聚力

27、為10kpa，土的容重2.6KN/m3，孔隙率30%，水力坡降0.08，試分析其穩(wěn)定性。第五章 路基防護(hù)與加固教學(xué)目標(biāo)掌握路基防護(hù)與加固的作用；熟悉路基防護(hù)與加固的類(lèi)型及方法；了解路基防護(hù)與加固各類(lèi)型的適用范圍；重點(diǎn)：路基防護(hù)與加固的作用難點(diǎn)：路基防護(hù)與加固的類(lèi)型及具體布置方法。教學(xué)安排5-1 概述 1.由巖土所筑成的路基發(fā)生的變化： 浸水后濕度增大，土的強(qiáng)度降低； 巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風(fēng)化； 路基表面在溫差作用下形成脹縮循環(huán)，在濕差作用下形成干濕循環(huán)，可導(dǎo)致強(qiáng)度衰減和剝蝕； 地表水流沖刷，地下水源浸入，使巖土表層失穩(wěn)，易造成和加劇路基的水毀病害； 沿河路堤在水流沖擊、淘刷和浸

28、蝕作用下，易遭破壞； 濕軟地基承載力不足，易導(dǎo)致路基沉陷。 所有這些均取決于巖土的物理力學(xué)性質(zhì)及自然因素，且與路基承受行車(chē)荷載的情況密切相關(guān)。 2.合理的路基設(shè)計(jì)：應(yīng)在路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面綜合考慮。 3.為確保路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，路基的防護(hù)與加固，是不可缺少的工程技術(shù)措施。 4.路基防護(hù)與加固設(shè)施： 邊坡坡面防護(hù) 沿河路堤河岸沖刷防護(hù)與加固 濕軟地基的加固處治 1）坡面防護(hù)： 作用：保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變進(jìn)程，從而保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。 特點(diǎn)：不承受外力

29、作用，要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。 分類(lèi)： 植物防護(hù)(種草、鋪草皮、植樹(shù)等)有“生命”(成活)防護(hù)土質(zhì)邊坡 工程防護(hù)(抹面、噴漿、勾縫、石砌護(hù)面等)無(wú)機(jī)物防護(hù)石質(zhì)路塹邊坡。 在一定程度上，有“生命”防護(hù)在邊坡穩(wěn)定和改善路容方面，優(yōu)于無(wú)機(jī)物防護(hù)。 2）堤岸防護(hù)與加固： 作用：對(duì)沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，亦包括橋頭引道，以及路基邊旁的防護(hù)堤岸等。 特點(diǎn)：主要針對(duì)水流的破壞作用而設(shè)，起防水治害和加固堤岸雙重功效。 分類(lèi)：直接和間接兩類(lèi)。 直接防護(hù)與加固設(shè)施植物防護(hù)、石砌防護(hù)與加固兩種植樹(shù)、鋪石、拋石或石籠等。 間接防護(hù)導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，疏浚河床、改變河道。 3）濕軟

30、地基加固： 作用：防止路基沉陷、滑移或產(chǎn)生其他病害。 特點(diǎn)：濕軟地基加固，規(guī)模大，造價(jià)高，應(yīng)注意方案比較，研究技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的可行性，力求從簡(jiǎn)，盡量就地取材。 加固方法：換填土、輾壓夯實(shí)、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、土工格柵加筋和化學(xué)加固等五類(lèi)。 5-2 坡面防護(hù)一、植物防護(hù) 作用：可美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。 適用條件：坡高不大，邊坡比較平緩的土質(zhì)坡面。 方法：種草、鋪草皮和植樹(shù)。1.種草：適用邊坡坡度不陡于1：1，土質(zhì)適宜種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度0.6ms的邊坡。 2.鋪草皮：坡面沖刷比較嚴(yán)重，邊坡較陡，徑流速度0.6ms，容許最大速度為1.8ms

31、時(shí)，采用平鋪(平行于坡面)水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置草皮，還可采用片石鋪砌成方格或拱式邊框，方格或框內(nèi)再鋪草皮。 3.植樹(shù)：用在堤岸邊的河灘上，用來(lái)降低流速，促使泥沙淤積，防水直接沖刷路堤。 4.拉伸網(wǎng)草皮：在土工網(wǎng)或土工墊等土工合成材料上鋪設(shè)3-5cm的種植土層，經(jīng)過(guò)撒種、養(yǎng)護(hù)后形成的人工草皮。 5.固定草種布(也可稱(chēng)植生帶)：在土工織物紡織時(shí)將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場(chǎng)鋪筑以促使草皮生長(zhǎng)的一種土工合成材料草皮制品。 6.網(wǎng)格固定撒種：先將土工網(wǎng)固定于需防護(hù)的邊坡上，然后撤播草種形成草皮的一種邊坡防護(hù)方法。 多排林堤岸與水流方向斜交，可挑水改變水流方向。 沙漠與雪害

32、地區(qū)，防護(hù)林帶可阻沙防雪。 二、工程防護(hù) 1.抹面防護(hù)： 適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風(fēng)化，但比較完整，尚未剝落，如頁(yè)巖、泥砂巖、千枚巖的新坡面。 抹面材料：石灰漿。 抹面厚度：一般2-10cm。 2.噴漿： 適用于：易風(fēng)化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為5-10cm。 經(jīng)濟(jì)的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。 干砌片石護(hù)面：?jiǎn)螌踊螂p層護(hù)面。 護(hù)面厚度一般不小于20cm，干砌要勾縫。 3.護(hù)面墻： 適用于：漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。 注意：護(hù)面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。 設(shè)置：護(hù)面墻高一般不超過(guò)10m，縱

33、向每10m設(shè)一條伸縮縫，墻身應(yīng)預(yù)留泄水孔。 5-3 沖刷防護(hù)一、直接措施 直接措施：植物防護(hù)、石砌防護(hù)或拋石與石籠防護(hù)及支擋(駁岸等)。 植物防護(hù)、石砌防護(hù)：同坡面防護(hù)。 1.拋石防護(hù)：類(lèi)似在坡腳處設(shè)置護(hù)腳，亦稱(chēng)拋石垛。 適用：拋石垛的邊坡坡度，不應(yīng)陡于拋石浸水后的天然休止角；石料粒徑視水深與流速而定，一般為1550cm。 2.石籠： 作用：設(shè)在坡腳處，防止急流和大風(fēng)浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。 鋪設(shè)：用碎(礫)石墊層鋪平，底層各角，可用鐵棒固定于基底。 3.土工織物軟體沉排 定義：在土工織物上以塊石或預(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。 適用：水下工程及預(yù)計(jì)可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。

34、主要種類(lèi)：?jiǎn)纹瑝|、雙片墊。 單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體； 雙片墊是將兩塊單片墊重疊后按一定距離和型式將兩片墊連接在一起而構(gòu)成管狀或格狀空間，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防沖與反濾的作用。 4.土工模袋： 定義：是一種雙層織物袋，袋中充填流動(dòng)性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。 材料： 滿(mǎn)足技術(shù)要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。 充填混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑應(yīng)符合要求。適用：坡度不得陡于1：1。水流速度不宜大于1.5m/s。 二、間接措施 1.設(shè)置導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物作用： 改變水流方向消除和減緩水流對(duì)堤岸直接破壞減輕堤岸近旁淤積解除水流對(duì)局部堤岸的損

35、害安全保護(hù)作用。 2.導(dǎo)治結(jié)構(gòu)按其與河道的相對(duì)位置，一般可分為丁壩、順壩或格壩。 1)順壩： 大致與堤岸平行，主要作用為導(dǎo)流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。 順壩導(dǎo)流壩。 2)格壩： 作用：在平面上成網(wǎng)格狀。設(shè)于順壩與堤岸之間，防止高水位時(shí)水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進(jìn)格間的淤積。 3)丁壩： 作用：大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。 丁壩挑水壩。 3.橫斷面：順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷。 壩體分為：壩頭、壩身和壩根。 4.公路工程中的改河的主要目的： 將直接沖刷路基的水流引向旁處； 路基占用河槽后，需要拓寬河道； 挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護(hù)路基；

36、裁彎取直，有利布置路線(xiàn)或橋涵。 5-4 地基加固 一、換填土層法 換填土層法： 定義：將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強(qiáng)度較大的砂、碎(礫)石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的土類(lèi)，并予以壓實(shí)。 按砂墊層的方法計(jì)算。 砂墊層： 作用：可提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。 厚度：0.6-1.0m，以中粗砂為宜，級(jí)配良好。 二、夯實(shí)法 1. 重錘夯實(shí)法：以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，重量宜1.5t或稍重，錘底直徑為1-1.5m，起重設(shè)備的能力為8-15t，落距高一般為2.5-4.5m。 非粘性土及松散雜填土振動(dòng)

37、壓實(shí)法效果良好。 重錘夯實(shí)法加固地基，可提高地基表層土的強(qiáng)度。 濕陷性黃土降低地表的濕陷性。 雜填土減少表層土的強(qiáng)度不均一性。 適用：地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。 2.強(qiáng)夯法：定義：亦稱(chēng)動(dòng)力固結(jié)法，以812t(甚至20t)的重錘，8-20m落距(最高達(dá)40m)，對(duì)土基進(jìn)行強(qiáng)力夯擊，利用沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，達(dá)到土基加固的目的。 原理：可壓縮的微氣泡產(chǎn)生幾十厘米的沉降，液化結(jié)構(gòu)破壞強(qiáng)度下降至最小值出現(xiàn)徑向裂隙加速孔隙水壓力消散的主要通道粘性土的觸變性士基的強(qiáng)度得到恢復(fù)和增強(qiáng)。 特點(diǎn)：至今還沒(méi)有一套成熟和完善的理論和設(shè)計(jì)方法，但實(shí)踐證明，它具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、

38、使用經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用面較廣等優(yōu)點(diǎn)。 三、排水固結(jié)法 加固目的：飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)后，抗剪強(qiáng)度可得到提高，則達(dá)到加固的目的。 適用：加固軟弱地基，包括天然沉積層和人工沖填的土層，如沼澤、淤泥及淤泥質(zhì)土，水力沖積土等。 排水固結(jié)法的實(shí)際效果，取決于土層固結(jié)特性、厚度、預(yù)壓荷載和預(yù)壓時(shí)間。 排水固結(jié)：運(yùn)用堆載預(yù)壓，擠出土中的過(guò)多含水，達(dá)到擠緊土粒和提高強(qiáng)度的目的。1.砂井堆載預(yù)壓：需進(jìn)行地基固結(jié)計(jì)算，以確定加載以及砂井布置的有關(guān)數(shù)據(jù)。 砂井成孔，有沉管法和水沖法兩類(lèi)。 沉管法：用錘擊或振動(dòng)方式將帶靴的鋼管沉人地基，管內(nèi)灌砂，在振動(dòng)作用下拔出鋼管，最后在土中形成砂井。 水沖法是利用高壓水沖孔，孔

39、內(nèi)灌砂，此法施工速度快，但難以保證孔徑勻稱(chēng)，質(zhì)量較差。 2.降水預(yù)壓 3.真空預(yù)壓技術(shù)。 四、擠密法 加固目的：土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，搗實(shí)而成直徑較大的樁體，利用橫向擠緊作用，使地基土粒彼此靠緊，孔隙減少，而且孔被填滿(mǎn)和壓緊，形成樁體，樁體具有較高的承載能力，群樁的面積約占松散土加固面積的20，以致樁和原土組成復(fù)合地基，達(dá)到加固的目的。 砂井的作用：排水固結(jié)，井徑較小而間距較大，砂井適用過(guò)濕軟土層 ； 砂樁的作用：將地基土擠緊，井徑較大，而間距宜小。砂樁適用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振動(dòng)液化。 石灰樁作用：擠密，生石灰

40、的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用、使樁體硬化，改善了原地基土的性質(zhì)，此外還可減小因周?chē)恋娜渥兯鸬膫?cè)向位移。 砂樁和石灰樁的布置與尺寸： 計(jì)算而定； 樁徑約20-30cm； 間距約為樁徑的3.5倍； 在平面上按梅花形布置。施工方法：有沖擊和振動(dòng)力等法，在濕陷性黃土中還可用爆擴(kuò)成孔法。五、化學(xué)加固法 1.定義：利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來(lái)，達(dá)到對(duì)土基加固的目的，稱(chēng)為化學(xué)加固法，又稱(chēng)膠結(jié)法。 2.化學(xué)溶液主要有： (1)以水玻璃溶液為主的漿液，其配方較多，常用的是水玻璃漿液和氯化鈣漿液配合使用，價(jià)格昂貴，使用受到限制。 (2)以丙烯酸氨為主的漿液，我國(guó)研

41、制的丙強(qiáng)是其中一種。加固效果較好，因價(jià)高亦難以廣泛采用。 (3)以水泥漿為主的漿液，是由高標(biāo)號(hào)的硅酸鹽水泥，配以速凝劑而組成的漿液。 (4)以紙漿溶液為主的漿液，如重鉻酸鹽木質(zhì)索和木銨，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。 3.化學(xué)加固的施工工藝有：注漿法、旋噴法和深層攪拌法。 1）注漿法(灌漿)： 定義：利用機(jī)械壓力將漿液通過(guò)注入管，均勻注入地層，漿液以填充和滲透方式，排擠土粒間或石隙中的水分和空氣，占據(jù)其位置，一定時(shí)間后，漿液凝固，可使原土層或縫隙固結(jié)成整體。 特點(diǎn)：用途甚廣，除用于防護(hù)坡面和堤岸外，亦可用于加固土基和整治滑坡等病害，用于加固流砂或流石地基可以提高強(qiáng)度和不透水性，改善地下

42、工程的開(kāi)挖條件等。 漿液：無(wú)機(jī)和有機(jī)。 以水泥為主的漿液為無(wú)機(jī)類(lèi)：其料源多、價(jià)格較低但不易灌入孔隙細(xì)微的土內(nèi)，一般常用于砂卵石及巖石較大裂隙的地質(zhì)條件中。 為了改善漿液性能，可加摻外加劑。如速凝時(shí)，加水玻璃或氯化鈣等；緩凝時(shí)，加巖粉或木質(zhì)亞酸等。 化學(xué)漿液的種類(lèi)：以水玻璃和紙漿廢液為主劑。 水泥及化學(xué)漿液均屬無(wú)機(jī)化學(xué)材料。 其他化學(xué)漿液中有丙強(qiáng)、木銨、丙烯酰胺及堿液等，各自適用于定條件。 2）旋噴法 定義：用鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度，用高脈沖泵、通過(guò)安裝在鉆桿下端的特殊噴射裝置，向土中噴射化學(xué)漿液，在噴漿的同時(shí)，鉆桿以一定速度旋轉(zhuǎn)并逐漸往上提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)制破壞的土體與化

43、學(xué)漿液混合，膠結(jié)硬化后在土層中形成直徑較勻稱(chēng)的圓柱體。 旋噴的漿液以水泥漿液為主。 3）深層攪拌法 定義：用于加固飽和軟粘土地基的一種方法，利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。 課后習(xí)題一、名詞解釋 2.排水固結(jié)法 3.換填土層法 5.重錘夯實(shí)法 12.坡面防護(hù) 13.堤岸防護(hù) 14.強(qiáng)夯法 15.化學(xué)加固法二、思考題2.路基直接防護(hù)與間接防護(hù)主要有哪些區(qū)別？3.路基防護(hù)與加固工程，按作用不同，可分為哪幾類(lèi)？4.試述植物防護(hù)的作用、

44、類(lèi)型及適用條件。5.試述工程防護(hù)的作用、類(lèi)型及適用條件。6.試述堤岸防護(hù)與加固的用途及措施。7.試述換填土層法的原理。8.試述砂井堆載預(yù)壓法的原理11.目前常用的化學(xué)加固溶液有哪些？12.化學(xué)加固的施工工藝有幾種？他們有何區(qū)別？13.為什么要對(duì)路基進(jìn)行必要的防護(hù)?有哪些具體措施?如何選用?14.地基加固可采取哪些方法?各適用于什么場(chǎng)合?三、計(jì)算題：1.地基為潮濕的粘土層，厚25m，由快剪試驗(yàn)得c14KPa，4.5。路堤高7m，邊坡1：1.5，填料容重19kNm3。試判斷地基承載力是否夠？第六章?lián)跬翂υO(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)掌握重力式擋土墻的構(gòu)造、擋土墻的土壓力計(jì)算及穩(wěn)定性驗(yàn)算；熟悉擋土墻的用途；了解浸水路

45、堤擋土墻、地震地區(qū)擋土墻、輕型擋土墻和加筋擋土墻設(shè)計(jì)； 重點(diǎn)：擋土墻的基本概念、重力式擋土墻的構(gòu)造、擋土墻的土壓力計(jì)算及穩(wěn)定性驗(yàn)算。難點(diǎn)：不同類(lèi)型的擋土墻設(shè)計(jì)方法教學(xué)安排6-1 概述 一、擋土墻的用途 擋土墻定義：用來(lái)支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。 按照設(shè)置位置，擋土墻可分為：路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻等類(lèi)型。 1.作用： 1）路肩墻或路堤墻：設(shè)置在高填路堤或陡坡路堤的下方，防止路基邊坡或基底滑動(dòng)，確保路基穩(wěn)定，同時(shí)可收縮填土坡腳，減少填方數(shù)量，減少拆遷和占地面積，以及保護(hù)臨近線(xiàn)路的既有重要建筑物。 2）濱河及水庫(kù)路堤擋土墻：在傍水一側(cè)設(shè)置擋土墻，可防止水流對(duì)路基的沖刷

46、和浸蝕，也是減少壓縮河床或少占庫(kù)容的有效措施。 3）路塹擋土墻設(shè)置在塹坡底部，用于支撐開(kāi)挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時(shí)可減少挖方數(shù)量，降低邊坡高度。 4）山坡?lián)跬翂υO(shè)在塹坡上部，用于支擋山坡上可能坍滑的覆蓋層，兼有攔石作用。 2.擋土墻構(gòu)造： 1）墻背，墻面(也稱(chēng)墻胸)，墻趾，墻踵，墻背傾角。 2）按墻背的傾角方向分： 俯斜：墻背向外側(cè)傾斜時(shí)，為俯斜墻背，為正； 仰斜：墻背向填土一側(cè)傾斜時(shí)，為仰斜墻背，為負(fù)； 垂直：墻背鉛垂時(shí)，為垂直墻背，為零。 墻背分：直線(xiàn)形墻背、折線(xiàn)形墻背。 二、擋土墻類(lèi)型 1.重力式擋土墻 1）特點(diǎn)：圬工量較大，型式簡(jiǎn)單，施工方便，就地取材，適應(yīng)性較強(qiáng)。 2）墻背型式：

47、直線(xiàn)形：普通重力式擋土墻，斷面型式最簡(jiǎn)單，土壓力計(jì)算簡(jiǎn)便。 衡重式擋土墻：憑借于墻身自重穩(wěn)定。 不帶衡重臺(tái)的折線(xiàn)形：則介于兩者之間。2.錨定式擋土墻 包括：錨桿式和錨定板式兩種。 1）錨桿式擋土墻： 組成：主要由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構(gòu)成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)合組成。 錨桿的一端與立柱聯(lián)接，另一端被錨固在穩(wěn)定巖層或土層中。 特點(diǎn)： 墻后側(cè)壓力由擋土板傳給立柱，由錨桿與巖體之間的錨固力，即錨桿的抗拔力，使墻獲得穩(wěn)定。 適用：墻高較大、石料缺乏或挖基困難地區(qū)，具有錨固條件的路基擋土墻，一般多用于路塹擋土墻。 2）錨定板式擋土墻 結(jié)構(gòu)形式與錨桿式基本相同。 錨桿的錨固端改用錨定板，埋入墻

48、后填料內(nèi)部的穩(wěn)定層中，依靠錨定板產(chǎn)生的抗拔力抵抗側(cè)壓力，保持墻的穩(wěn)定。 適用：缺乏石料的地區(qū)，同時(shí)它不適用于路塹擋土墻。 特點(diǎn)：構(gòu)件斷面小，工程量省，不受地基承載力的限制，構(gòu)件可預(yù)制，有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和施工機(jī)械化。3薄壁式擋土墻 包括：懸臂式和扶壁式兩種主要型式。 1）懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，具有三個(gè)懸臂，即立壁、趾板和踵板。 2）扶壁式擋土墻：當(dāng)墻身較高時(shí)，沿墻長(zhǎng)每隔一定距離筑肋板(扶壁)聯(lián)結(jié)墻面板及踵板，稱(chēng)為扶壁式擋土墻。 特點(diǎn)：墻身斷面較小，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不是依靠本身的重量，而主要依靠踵板上的填土重量來(lái)保證。 適用：自重輕，圬工省，適用于墻高較大的情況，但需使用一定數(shù)量的鋼材，經(jīng)

49、濟(jì)效果較好。4.加筋土擋土墻 加筋土擋土墻是由填土、填土中布置的拉筋條以及墻面板三部分組成。 拉筋材料通常為鍍鋅薄鋼帶、鋁合金、高強(qiáng)塑料及合成纖維等。 墻面板一般用混凝土預(yù)制，也可采用半圓形鋁板。 特點(diǎn)： 在垂直墻面的方向，按一定間隔和高度水平地放置拉筋材料，然后填土壓實(shí)，通過(guò)填土與拉筋間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。 加筋土擋土墻屬柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，適用于填土路基。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，圬工量少，與其它類(lèi)型的擋土墻相比，可節(jié)省投資30-70，經(jīng)濟(jì)效益大。 6-2 擋土墻土壓力計(jì)算 一、作用在擋土墻上的力系 1.按力的作用性質(zhì)分為： 1）主要力系：經(jīng)常作用于擋土墻

50、的各種力。 (1)擋土墻自重及位于墻上的衡載； (2)墻后土體的主動(dòng)土壓力；(包括作用在墻后填料破裂棱體上的荷載，簡(jiǎn)稱(chēng)超載)(3)基底的法向反力及摩擦力； (4)墻前土體的被動(dòng)土壓力。 浸水擋土墻：在主要力系中包括常水位時(shí)的靜水壓力和浮力。 2）附加力：季節(jié)性作用于擋土墻的各種力。 例如洪水時(shí)的靜水壓力和浮力、動(dòng)力壓力、波浪沖擊力、凍脹壓力以及冰壓力等。 3）特殊力：偶然出現(xiàn)的力。 例如地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞擊力等。 2.設(shè)計(jì)：按最不利的組合作為依據(jù)。 二、一般條件下庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算 1.土壓力分類(lèi) 主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向外移動(dòng)時(shí)(位移或傾覆)，土壓力隨之減少，直到墻后土體沿破裂面

51、下滑而處于極限平衡狀態(tài)，作用于墻背的土壓力稱(chēng)主動(dòng)土壓力； 被動(dòng)土壓力：當(dāng)墻向土體擠壓移動(dòng)，土壓力隨之增大，土體被推移向上滑動(dòng)處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土體對(duì)墻的抗力稱(chēng)為被動(dòng)土壓力； 靜止土壓力：墻處于原來(lái)位置不動(dòng)，土壓力介于兩者之間，稱(chēng)為靜止土壓力。 2.設(shè)計(jì)： 按墻背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，取一定的安全系數(shù)，以保證墻背土體的穩(wěn)定。 3.破裂面： 路堤擋土墻：按破裂面交于路基面的位置不同，可分為5種： 破裂面交于內(nèi)邊坡、荷載的內(nèi)側(cè)、荷載的中部、荷載的外側(cè)、外邊坡。 三、大俯角墻背的主動(dòng)土壓力第二破裂面法 1概念：墻背俯斜很緩，墻背傾角很大，如折線(xiàn)形擋土墻上墻墻背，衡重式擋土墻上墻的假象墻背，破裂

52、棱體并不沿墻背或假想墻背滑動(dòng)，而是沿著土體的另一破裂面滑動(dòng)。 Ex=f(i，i)2.出現(xiàn)條件： 1)墻背或假想墻背的傾角必須大于第二破裂面的傾角i，即墻背或假想墻背不妨礙第二破裂面的出現(xiàn)； 2)在墻背或假想墻背面上產(chǎn)生的抗滑力必須大于其下滑力，即NRNG使破裂棱體不會(huì)沿墻背或假想墻背下滑； 3.計(jì)算過(guò)程： 1）根據(jù)邊界條件，計(jì)算破裂棱體(包括棱體上的荷載)的重量G； 2）從力三角形求Ex方程式； 3）求Ex的最大值及相應(yīng)的破裂角i 和i； 4）求主動(dòng)土壓力Ea的作用點(diǎn)。 四、折線(xiàn)形墻背土壓力 衡重式擋土墻：上墻、下墻 上墻：同前 下墻土壓力計(jì)算方法：延長(zhǎng)墻背法、力多邊形法 五、粘性土土壓力計(jì)算

53、 1等效內(nèi)摩擦角法 將內(nèi)摩擦角與單位粘聚力c，換算成較實(shí)有 值為大的“等效內(nèi)摩擦角” D，按砂性土的公式計(jì)算土壓力。 換算原則：土的抗剪強(qiáng)度相等或土壓力相等。 方法：把粘性土的內(nèi)摩擦角值增大510或采用等效內(nèi)摩擦角D為3035。 2力多邊形法(數(shù)解法)六、不同土層的土壓力計(jì)算 首先求得上一土層的土壓力及其作用點(diǎn)高度。 并近似地假定：上下兩土層層面平行；計(jì)算下一土層時(shí)，將上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時(shí)的庫(kù)倫公式計(jì)算，然后截取下一土層的土壓應(yīng)力圖形為其土壓力。七、有限范圍填土的土壓力計(jì)算 注意：擋土墻在陡坡的半路堤上，或者山坡土體有傾向路基的層面，則墻后存在著已知或潛在滑動(dòng)面，當(dāng)其傾角陡于

54、由計(jì)算求得的破裂面的傾角時(shí)，墻后填料將沿著陡破面(或滑動(dòng)面)下滑，而不是沿著計(jì)算破裂面下滑。 6-3 擋土墻設(shè)計(jì) 一、擋土墻的布置 擋土墻的布置：路基橫斷面圖和墻趾縱斷面圖 1.位置的選定 2.縱向布置： (1)擋土墻的起迄點(diǎn)、墻長(zhǎng)和銜接方式。 (2)伸縮縫與沉降縫的位置。 (3基礎(chǔ)。 (4)泄水孔的位置(數(shù)量、間隔和尺寸)。 3橫向布置 墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處，以及其它必須樁號(hào)處的橫斷圖上進(jìn)行。 4平面布置 個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，作平面布置，繪制平面圖。 二、擋土墻的構(gòu)造 常用的重力式擋土墻：墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫等部分組成。 1.墻身構(gòu)造 1)墻背 重力式擋土墻的墻背：仰

55、斜、垂直、俯斜、凸形折線(xiàn)和衡重式等型式。 2)墻面 墻面一般為平面，其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。 3)墻頂 墻頂最小寬度，漿砌擋土墻不小于50cm，干砌不小于60cm。 4)護(hù)欄 在地形險(xiǎn)峻地段，或過(guò)高過(guò)長(zhǎng)的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。 2基礎(chǔ) 1)基礎(chǔ)類(lèi)型 擴(kuò)大基礎(chǔ)：臺(tái)階高度按加寬部分的抗剪、抗彎拉和基礎(chǔ)材料的剛性角的要求確定。 鋼筋混凝土底板：厚度由剪力和主拉應(yīng)力控制。 換填：擴(kuò)散基底壓應(yīng)力，使之均勻地傳遞到下臥軟弱土層中。 臺(tái)階基礎(chǔ)：減少基坑開(kāi)挖和節(jié)省圬工。 2)基礎(chǔ)埋置深度（土質(zhì)地基）： (1)無(wú)沖刷時(shí)，應(yīng)在天然地面以下至少1m； (2)有沖刷時(shí)，應(yīng)在沖刷線(xiàn)以下至少1m； (3)受凍脹影響時(shí)

56、，應(yīng)在凍結(jié)線(xiàn)以下不少于0.25m。當(dāng)凍深超過(guò)1m時(shí)，采用1.25m，但基底應(yīng)夯填一定厚度的砂礫或碎礫石墊層，墊層底面應(yīng)位于凍結(jié)線(xiàn)以下不少于0.25m。 3排水設(shè)施 設(shè)置墻身泄水孔，排除墻后水。 干砌擋土墻不設(shè)泄水孔。 匯水孔的尺寸：5cm10cm、 10cm 10cm 、15cm20cm的方孔 直徑為5-10cm的圓孔 孔眼間距：2-3m，（浸水擋土墻孔眼間距一般1.0-1.5m），孔眼上下錯(cuò)開(kāi)布置。 4沉降縫與伸縮縫 1）目的： 為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開(kāi)裂，需根據(jù)地質(zhì)條件的變異和墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫。 為了防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。 2

57、）布設(shè)： 沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置，每隔10-15m設(shè)置一道； 縫寬2-3cm，縫內(nèi)用膠泥填塞，瀝青麻筋或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料，填深不宜小于0.15m； 當(dāng)墻后為巖石路塹或填石路堤時(shí)，可設(shè)置空縫。 干砌擋土墻，縫的兩側(cè)應(yīng)選用平整石料砌筑，使成垂直通縫。 三、擋土墻的荷載的計(jì)算方法 1擋土墻的荷載 荷載種類(lèi)：恒載、可變荷載、溫度或施工荷載。 荷載組合：、 2擋土墻的設(shè)計(jì)原則 按 “分項(xiàng)安全系數(shù)極限狀態(tài)”法進(jìn)行。 擋土墻設(shè)計(jì)分承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。 四、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 1.抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。 2.抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 抵抗墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力。 五

58、、基底應(yīng)力及合力偏心距 1.基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力： 1）軸心作用： P=N/A2）偏心作用： e=B/2-ZN當(dāng)eB/6： 當(dāng)eB/6：不考慮地基拉應(yīng)力，應(yīng)力重新分布。并且總應(yīng)力的作用線(xiàn)通過(guò)應(yīng)力圖的重心。 2.基底合力偏心距 3.地基承載力抗力 軸心作用：pf偏心作用：p1.2f六、墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算 控制斷面：墻身底部、墻高、上下墻交界處 1.強(qiáng)度計(jì)算 2.穩(wěn)定計(jì)算 3.當(dāng)超過(guò)容許偏心距規(guī)定時(shí)，還可以考慮利用彎曲極限強(qiáng)度RWL進(jìn)行驗(yàn)算或確定截面尺寸。 式中：W截面系數(shù)（m3）。 當(dāng)擋土墻長(zhǎng)度取1延米為計(jì)算單位；A=1B，則上式為： 4正截面直接受剪時(shí)驗(yàn)算 七、增加擋土墻穩(wěn)定性的措施 1.增加抗滑穩(wěn)

59、定性的方法 設(shè)置傾斜基底、采用凸榫基礎(chǔ) 2.增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法 展寬墻趾、改變墻身斷面類(lèi)型、改變墻面及墻背坡度 6-4 浸水路堤擋土墻土設(shè)計(jì)水對(duì)墻的影響： 1土壓力減?。?2砂性土的內(nèi)摩擦角浸水后不變，粘性土浸水后抗剪強(qiáng)度降低； 3墻背與墻面受到靜水壓力水平一致，互相平衡；有水位差時(shí)，則墻身受到推力； 4墻外水位驟然降落，墻后暴雨下滲在填料內(nèi)出現(xiàn)滲流時(shí)，填料受到滲透動(dòng)水壓力，滲水性填料動(dòng)水壓力略而不計(jì)； 5.抗傾覆及抗滑動(dòng)穩(wěn)定性減弱。 一、浸水擋土墻土壓力計(jì)算 1.填料為砂性土 容重：浮容重 內(nèi)摩擦角：不變 破裂面：平面 二、靜水壓力、動(dòng)水壓力、上浮力 1.靜水壓力 P=Hc A2.上浮力

60、 P=CV6-5 地震地區(qū)擋土墻土設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)裂度為8度以上的地震區(qū)，進(jìn)行地震強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。 一、地震荷載的計(jì)算 水平地震力Ps式中：綜合影響系數(shù)（0.25） 水平地震系數(shù) 地震角s： 擋土墻重與水平地震力的合力，與豎直線(xiàn)的夾角。 二、地震作用下的土壓力 采用一般庫(kù)倫土壓力公式計(jì)算。 三、地震作用下?lián)跬翂Φ尿?yàn)算 方法與重力式擋墻相同。 四、一般防震措施 1采用重心低的墻身斷面形式。 2基礎(chǔ)置于堅(jiān)硬的均質(zhì)土層上。 3擋土墻宜采用漿砌片(塊)石、混凝土和鋼筋混凝土修筑。 4墻體應(yīng)以垂直通縫分段，每段長(zhǎng)度不宜超過(guò)15m。 5嚴(yán)格控制砌筑質(zhì)量。 6墻后填料，并做好排水設(shè)施。 6-6 輕型擋土墻一、懸臂