路基工程概論

第二章路基工程概論本章提示：作為路基工程概論，內(nèi)容均為重要知識點，是后面學習的基礎，需要重點把握公路自然區(qū)劃、路基土的分類及工程特性、干濕類型劃分、土基受力特點及承載力評價等知識點（包括內(nèi)容具體知識點）。2.1公路自然區(qū)劃2.2路基土的分類2.3路基干濕類型2.4影響路基穩(wěn)定性的因素2.5路基的力學強度特性及評價2.6常見的路基病害全部為重點2.1公路自然區(qū)劃劃分原則1）道路工程特征相似2）地表氣候區(qū)劃差異性3）自然氣候因素既有綜合又有主導作用1.一級區(qū)劃按自然氣候，全國輪廓性地理地貌劃分Ⅰ區(qū)——北部多年凍土區(qū)；Ⅱ區(qū)——東部溫潤季凍區(qū)；Ⅲ區(qū)——黃土高原干濕過渡區(qū)；Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)；Ⅴ區(qū)——西南潮暖區(qū)；Ⅵ區(qū)——西北干旱區(qū)；Ⅶ區(qū)——青藏高寒區(qū)。區(qū)劃目的1）為了區(qū)分各地自然區(qū)域的筑路差異，在工程活動中采取適當?shù)募夹g措施和設計參數(shù)2）為了在全國范圍內(nèi)貫徹統(tǒng)一的路基路面設計方法2.二級區(qū)劃二級區(qū)劃以潮濕系數(shù)為主要分區(qū)依據(jù)，按公路工程的相似性及地表氣候的差異，進一步分為33個二級區(qū)和19個副區(qū)。

潮濕系數(shù)K

式中：R——年降水量，mm；

Z——年蒸發(fā)量，mm；K＞2.01級過濕2.0≥K＞1.52級中濕1.5≥K＞1.03級潤濕1.0≥K＞0.54級潤干0.5≥K＞0.255級中干0.25≥K6級過干3.三級區(qū)劃劃分的方法有兩種，一種以水熱，地理和地貌為依據(jù)，另一種是以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)，由各省、自治區(qū)自行劃定。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、沉積形成過程形成條件物理、力學性質(zhì)

風化巖石地球土地球影響2.2路基土的分類2.2路基土的分類依據(jù)：1）土的顆粒組成特征2）土的塑性指標3）土中有機質(zhì)存在的情況。2.2.1路基土的分類土巨粒土粗粒土細粒土特殊土漂石土卵石土礫類土砂類土有機質(zhì)土粘質(zhì)土粉質(zhì)土黃土膨脹土紅粘土鹽漬土分為巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土四類，細分為十一種土。表2.1粒組劃分表土類區(qū)分的依據(jù)

一般以主成分粒組進行定義，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。各種土類的區(qū)分巨粒土和粗粒土粒組含量級配指標細粒土塑性圖

1.巨粒土巨粒土漂（卵）石巨粒含量100%～75%漂（卵）石夾土巨粒含量75%～50%漂（卵）石質(zhì)土巨粒含量50%~15%漂石粒>50%漂石粒≤50%漂石粒>50%漂石?！?0%漂石粒>卵石粒漂石粒<卵石粒BCbBS1CbS1S1BS1Cb圖2.3巨粒土分類2.粗粒土礫類土礫F<5%含細粒土礫F=5%~15%細粒土質(zhì)礫50%≥F>15%細粒土在塑性圖A線以下圖A線以下細粒土在塑性圖A線以上圖A線以上GWGPGFGFGMGC1）礫類土圖2.4礫粒土分類2）砂類土GF砂類土砂F<5%含細粒土礫F=5%~15%細粒土質(zhì)砂50%≥F>15%細粒土在塑性圖A線以下細粒土在塑性圖A線以上SWSPSFSMSC含細粒土砂F=5%~15%圖2.5砂粒土分類3.細粒土工程上經(jīng)常以土的塑性圖進行分類

A線B線CHCLCHGCLGCHSCLSCHOCLO細粒土粉質(zhì)土粘質(zhì)土有機質(zhì)土高(低)液限粉土粗粒組≤25%含礫(砂)高(低)液限粉土粗粒組>25%≤50%高(低)液限粉土粗粒組≤25%含礫(砂)高(低)液限粘土粗粒組>25%,≤50%A線以上有機質(zhì)高(低)液限粘土A線以下有機質(zhì)高(低)液限粘土礫粒>砂粒礫粒<砂粒礫粒>砂粒礫粒>砂粒MHGMLGMHSMLSMHMLMHOMLO圖2.7細粒土分類代號巨粒土粗粒土細粒土有機土特殊土成分代號漂石B塊石Ba卵石Cb小塊石Cba礫G角礫Ga砂S粉土M粘土C細粒土（C和M合稱）F粗細粒土合稱Sl有機土O黃土Y膨脹土E紅粘土R鹽漬土St級配和液限高低代號級配良好W高液限H級配不良P低液限L公路用土在設計或說明書上常以代號表示表2.2土的基本代號表注：土類名稱可用一個基本代號表示。當由兩個基本代號構(gòu)成時，第一個代號表示土的主成分，第二個代號表示副成分(級配或液限)。當由三個基本代號構(gòu)成時，第一個代號表示土的主成分，第二個代號表示液限(或級配)，第三個代號表示土中所含次要成分。路基土的工程性質(zhì)巨粒土有很高的強度和穩(wěn)定性，用以填筑路基是良好的材料。級配良好的礫石混合料，密實程度好，強度和穩(wěn)定性均能滿足要求。除了填筑路基之外，可以用于鋪筑中級路面，經(jīng)適當處理后可以鋪筑高級路面的基層、底基層。砂土無塑性，透水性強，毛細上升高度小，具有較大的內(nèi)摩擦系數(shù)，強度和水穩(wěn)定性均好，但砂土粘結(jié)性小，易于松散壓實困難.砂性土含有一定數(shù)量的粗顆粒，又含有一定數(shù)量的細顆粒，級配適宜，強度、穩(wěn)定性等都能滿足要求，是理想的路基填筑材料。粘性土中細顆粒含量多，土的內(nèi)摩擦系數(shù)小而粘聚力大，透水性小而吸水能力強，毛細現(xiàn)象顯著，有較大的可塑性。粘性土干燥時較堅硬，施工時不易破碎。浸濕后能長期保持水分，不易揮發(fā)，因而承載力小。砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料

粉性土干時雖有粘性，但易于破碎，浸水時容易成為流動狀態(tài)。毛細作用強烈，毛細上升高度大。屬于不良的公路用土。（如必須采用不良材料填筑路基，應采取技術措施改良土質(zhì)并加強排水、采取隔離水等措施。）特殊土用于路基時必須采取技術措施加以處理

為什么要界定路基干濕類型2.3路基干濕類型凍脹丘Pingo熱融thaw2.3路基干濕類型路基濕度來源

原始土具有的自然含水量；大氣降水；地面水；地下水；毛細上升水；水蒸汽凝結(jié)水；薄膜移動水……

路基干濕類型及劃分方法1．路基干濕類型干燥、中濕、潮濕、過濕

稠度

——土的液限；——土的含水量；——土的塑限。分界稠度

——與土的類型和自然區(qū)劃有關，可查表獲得干燥中濕潮濕過濕2.路基干濕類型劃分方法（1）已建公路計算不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度，與分界稠度比較（2）新建公路路基尚未建成，用路基臨界高度判別。與分界稠度相對應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。

干燥中濕潮濕過濕路基自重應力：

路基任意點：2.三5路基三的力三學強三度特三性及三評價路基三受力三狀況車輪荷載應力：

1）均布荷載

2）集中荷載2.三5路基三的力三學強三度特三性及三評價2.三5.三2路基三工作三區(qū)n=5～10在路三基某三一深三度Za處，三當車三輪荷三載引三起的三垂直三應力三與路三基土三自重三引起三的垂三直應三力相三比所三占比三例很三小，三僅為1/三10三~1三/5時，三該深三度Za范圍三內(nèi)的三路基三稱為三路基三工作三區(qū)。該深三度隨三車輛三荷載三增大三而增三大，三隨路三面的三強度三和厚三度的三增加三而減三小。對模三量不三同的三路面三結(jié)構(gòu)三，三應將三路面三折算三為與三路基三同一三性質(zhì)三的整三體后三，再三進行三計算三。實際三工程三中，三常統(tǒng)三稱將三路基三頂面三以下0.三8m范圍三內(nèi)視三為路三基工三作區(qū)三，稱三為路床2.三5.三3路基三土的三應力—應變?nèi)匦栽诼啡娼Y(jié)三構(gòu)總?cè)冃稳?，三土基三的變?nèi)握既艽笕糠秩?，約三占70～95三%。路基三土的三變形三包括彈性三變形和塑性三變形兩部三分?！史蔷€三性工作三區(qū)內(nèi)三：強三度、三穩(wěn)定三性重三要，三壓實三度提三高。討論三工作三區(qū)？壓入三承載三板試三驗用回彈模量三值E來表三征(局部三線性三化)(1三)初始三切線三模量(2三)切線三模量(3三)割線三模量(4三)回彈三模量車輛三荷載三重復三作用塑性變形的積累土體逐漸壓密，直至穩(wěn)定，停止增長逐步發(fā)展的剪切變形，最后達到破壞取決三于三：(1三)土的三性質(zhì)(類型)和狀三態(tài)(含水三量、三密實三度、三結(jié)構(gòu)三狀態(tài))；(2三)重復三荷載三的大三小，三以重三復荷三載同三一次三靜載三下達三到的三極限三強度三之比三來表三示。(3三)荷載三作用三的性三質(zhì)，三即重三復荷三載的三施加三速度三、每三次作三用的三持續(xù)三時間三以及重復三作用三的頻三率。2.三5.三4路基三土承三載能三力評三價一般三都采三用一三定應三力級三位下三的抗三變形三能力三來表三征1.土基三回彈三模量——壓入三承載三板法柔性三壓板剛性三壓板1.三1柔性三壓板在壓板中心處

壓板三邊緣三處1.三2剛性三壓板——常用三（圓三形）2.地基三反應三模量承載三板試三驗（一三次加三載到三位）3.加州三承載三比(C三BR三)承載三能力三以材三料抵三抗局三部荷三載壓三入變?nèi)蔚娜芰θ碚魅⒉扇酶呷|(zhì)量三標準三碎石三為標三準，三以它三們的三相對三比值三表示CB三R值。——對應于某一貫入度的土基單位壓力——相應貫入度的標準壓力(見表2.6)試驗三過程：用一三個端三部面三積為19三.3三5c三m2的標準三壓頭三，以0.三12三7c三m/三mi三n的速三度壓三入土三中。記錄三每貫三入0.三25三4c三m時的三單位三壓力三，直三至壓三入深度三達到1.三27三cm時為三止。標準三壓力值是三用高三質(zhì)量標三準碎三石由三試驗三求得三，其三值如三表2.三6所示三。CB三R值按三式2.三20計算三。計三算CB三R值時三，取貫三入度為0.三25三4c三m，但三是當三貫入三度為0.三25三4c三m時的CB三R值小三于貫三入度三為0.三50三8c三m時的CB三R值時三，應采三用后三者準三。表2.三6三CB三R試驗三標準三壓力三值貫人值（cm）0.2540.5080.7621.0161.270標準壓力（kPa）7.0310.5513.3616.1718.23表2.三7常用三路基三土的CB三R值表土類CBR（％）級配良好的礫石，礫石—砂混合料60～80級配差的礫石，礫石—砂混合料35～60均勻顆粒的礫石和砂質(zhì)礫石粉質(zhì)礫石，礫石—砂—粉土混合料40～80粘土質(zhì)礫石，礫石—砂—粉土混合料級配練好的砂，礫石質(zhì)砂；粉質(zhì)砂，砂—粉土混合料20～40級配差的砂或礫石質(zhì)砂15～25粘土質(zhì)砂，石砂—粘土混合料10～20粉土，砂質(zhì)粉土，礫石質(zhì)粉土，貧粘土，砂質(zhì)粘土，礫石質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土5～15無機質(zhì)粉土，貧有機質(zhì)粘土，云母質(zhì)粘土或硅藻土4～8有機質(zhì)粘土，肥粘土，有機質(zhì)粉土3～52.三6常見三的路三基病三害路基三工程三的基三本要三求1.整體三穩(wěn)定三性2.強度3.水溫三穩(wěn)定三性4.排水三通暢5.上、三下邊三坡穩(wěn)三定美三觀路基三的主三要病三害1.路基三沉陷路基三自身三沉陷三路基三沉縮三地基三沉陷2.邊坡三滑塌溜方三滑三坡3.碎落三和崩三塌碎落三滑坍三崩三塌4.路基三沿山三坡滑三動5.不良三地質(zhì)三和水三文條三件和三自然三災害三造成三破壞凍脹三與翻三漿、三泥石三流、三雪崩三、巖三溶、三地震三、特三大暴三雨水三毀等路基三工程三病害三防治1）正三確設三計路三基橫三斷面三。2）選三擇良三好的三路基三用土三填筑三路基三，必三要時三對路三基上三層填三土作三穩(wěn)定三處理三。3）采三取正三確的三填筑三方法三，充三分壓三實路三基，三保證三達到三規(guī)定三的壓三實度三。4）適三當提三高路三基，三防止三水分三從側(cè)三面滲三入或三從地三下水三位上三升進三入路三基工三作區(qū)三范圍三。5）正三確進三行排三水