土基的力学强度特性.ppt

第二章 土基的力学强度及破坏形式,第一节 土基的力学强度特性, 1、路基受力状况 车轮荷载应力： 路基自重应力： 路基任意点：, 2、路基工作区,在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/101/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。 该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。 要求： 工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。,概念：,路基工作区深度： 一般K0.5, 3 路基土的应力应变特性,弹性变形和塑性变形 提高路基土的抗变形能力是提高路基路面整体强度和刚度重要方面。,三轴压缩试验,压入承载板试验,非线性变形局部线性体 即在曲线的一个微小线段内近似视为直线，以其斜率为模量 1)、初始切线模量 应力值为零应力应变曲线斜率 2)、切线模量 某一应力处应力应变曲线斜率， 反映该应力处变化 3)、割线模量 某一应力对应点与起点相连割线 模量，反应该范围内应力应变平均状态 4)、 回弹模量 应力卸除阶段，应力应变曲线的割线模量 反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 总结：前三种应变包含回弹应变和残余应变 回弹模量则仅包含回弹应变，部分反映了土的弹性性质。,土的应力应变关系曲线, 4 重复荷载对路基土的影响,重复荷载：产生塑性变形累积 1） 土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏。 2） 每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏。,路基路面工程精品课程,第二节 土基的承载能力,土基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来表征，主要参数有E、K、CBR。 1 土基回弹模量E 反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 测定方法： 1）查表法：无实测条件时采用。 2）现场实测承载板法：测定土基在00.5mm的变形压力曲线., 2、地基反应模量,Winkler地基模型稠密液体地基 根据Winkler地基假定，土基顶面的沉降仅同该点的压力大小成正比，而同相临点处的压力无关，此时压力与沉降的比成为地基反映模量。,表征参数地基反应模量,形式简单，适用于刚性路面分析, 3 加州承载比（CBR California Bearing Ratio ）,pi、ps相同惯入度时的测试材料和标准碎石的单位压力，Mpa.,适用于CBR经验路面设计法，或用于对土或其他筑路材料以及土基本身进行强度评价。可以与弹性模量建立相关性很好的换算关系。,3in2标准压头，以0.05in/min压入土体，记录每压入0.1in时的单位压力，直至深度达到0.5in为止。,评定土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR值。,1、 路基的主要变形破坏 影响稳定性因素：自重、行车荷载、水分、温度变化（正温度、负温度）、风蚀作用。 变形：弹性的、残留的（不能恢复的） （1）、 路堤沉陷：垂直方向产生较大的沉落,第三节 路基的变形、破坏及防治,原因： 1）填料不当 2）填筑方法不合理 ： 不同土混杂； 未分层填筑、压实； 土中有未经打碎的大块土或冻土块； 荷载、 水和温度综合变化； 原地面软弱，如泥沼、流沙、 垃圾堆积 未做处理等； 冻胀、翻浆。,(2)、路基边坡的滑塌（滑坡）,常见的路基病害，也是水毁的普遍现象 溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。 原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。 滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。 原因：土体稳定性不足引起。,(3) 、碎落和崩塌 剥落和碎落：路堑边坡风化岩层表面，大气温度与湿度交替作用以及雨水冲刷和动力作用之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。 崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。 比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。,(4)、路基沿山坡滑动 原因：山坡较陡； 原地面未清除杂草或人工挖台阶； 坡脚未进行必要的支撑。 (5)、不良地质和水文条件造成路基破坏 不良地质条件：泥石流、溶洞等。 较大自然灾害：大暴雨地区。,2、路基破坏原因综合分析,（1）不良工程地质和水文地质条件 地质构造、岩层走向、土质、地下水位等 （2）不利的水文和气候因素 降雨、洪水、干旱等 （3）设计不合理 边坡坡度、填高、排水、加固防护等 （4）施工不合理 填筑顺序、压实、爆破等, 3、路基病害防治 提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施： （1）、正确设计路基横断面。 （2）、选择良好的路基用土填筑路基，必要时对填土作稳定处理。 （3）、采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。 （4）、适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地