路基路面工程.ppt

路基路面工程 制作人 孙全想张钊 第五节路基的变形 破坏及防治 一 路基的主要病害路基的变形分为可恢复的变形和不可恢复变形 路基的不可恢复变形将引起路基标高和边坡坡度 形状的改变 严重时 造成土体位移 危及路基的整体性和稳定性 造成路基各种破坏 路基的主要病害有以下几种 1 路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落 路基的沉陷 一是路基本身的压缩沉降 二是由于路基下部天然地面承载能力不足 在路基自用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的下降 2 边坡滑塌路基边坡滑塌分为溜方与滑坡两种情况 1 溜方 由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成 主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的 2 滑坡 一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动 滑坡主要是由于土体的稳定性不足所引起的 路堤边坡坡度过陡 或边坡坡脚被冲刷淘空 或填土层次安排不当是路堤边坡发生滑坡的主要原因 3 碎落和崩塌 路堑边坡风化岩层表面从坡面上剥落 4 路基沿山坡滑动 整个路基沿倾斜的原地面向下滑动5 不良地质和水文条件造成的路基破坏 二 路基病害防治1 正确设计路基横断面 2 选择良好的路基用土填筑路基 3 采取正确的填筑方法 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下水位上升进入路基工作区范围 5 正确进行排水设计 6 必要时设计隔离层隔绝毛细水上升 设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积 砂垫层以疏干土基 7 采取边坡加固 修筑挡土结构物 上体加筋等防护技术措施 以提高其整体稳定性 第六节路面材料的力学强度特性 路面材料的分类 1 松散颗粒型材料及块料 2 沥青结合料类 3 无机结合料类 一 抗剪强度路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况 1 路面结构层厚度较薄 总体刚度不足 车轮荷载通过薄层结构传递给土基的剪应力过大 导致路基路面整体结构发生剪切破坏 2 无结合料的粒料基层因层位不合理 内部剪应力过大而引起部分结构层产生剪切破坏 3 面层材料的抗剪强度过低 在受到较大水平力作用时 面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏 材料的抗剪强度由摩擦阻力和黏结力两部分组成 摩擦阻力与作用在剪切面上的法向正应力成正比 黏结力为材料固有性质 与法向正应力无关 即 tan c 抗剪强度 kpa 材料的黏结力 kpa 法向正应力 kpa 材料的内摩阻角 沥青混合料 矿质颗粒之间的摩擦阻力 粒料与沥青的粘结力以及沥青膜之间的粘滞阻力共同形成抗剪强度 沥青混合料的抗剪强度与沥青的粘度 用量 试验温度 加荷速率等因素有关 混合料中的矿质粒料因有沥青涂敷 其摩阻力比纯粒料有所下降 沥青含量越多 值下降越多 而集料级配良好 富有棱角时 有助于提高摩阻角 二 抗拉强度沥青路面 水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤降时产生收缩 温缩 水泥混凝土路面和各种半刚性基层在大气湿度发生变化时 产生明显的干缩 这些收缩变形受到约束阻力时 将在结构层内产生拉力 当材料的抗拉强度不足以抵抗上述拉应力时 路面结构会产生拉伸断裂 路面材料的抗拉强度 混合料中结合料的粘结力所提供 可采用直接拉伸或间接拉伸试验 测绘应力 应变曲线 取曲线的最大应力值为抗拉强度 抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定 间接拉伸试验 劈裂试验 沥青混合料的抗拉强度与温度有关 在常温条件下 试验温度增加 抗拉强度减小 在负温条件下 温度降低 抗拉强度增大 三 抗弯拉强度 用水泥混凝土 沥青混合料以及半刚性路面材料修筑的结构层 在车轮荷载作用下 处于受弯曲工作状态 有车轮荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时 材料会产生弯曲断裂 路面材料的抗弯拉强度 通过简支小梁试验评定 四 应力 应变特性1 碎 砾石材料无结合料的碎石 砾石材料无法通过成型试件测试应力 应变特性 可用三轴压缩试验结果来反映 其表现出明显的非线性特征 碎 砾石材料的回弹模量值同材料的级配 颗粒形状 密实度等因素有关 密实度越高 模量值越大 颗粒棱角多 模量高 2 水泥混凝土和无机结合料混合料常用的试验方法有单轴实验 三轴实验以及小梁试验 水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体的单轴加压进行测试 无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力 应变特性关系 结果也呈现出非线性特征 沥青混合料在低温下 可采用单轴试验或小梁试验 在高温下 可用三轴压缩试验测定 混合料中的沥青具有依赖于温度和加荷时间的粘 弹性性状 沥青混合料在荷载作用之下的应变具有随温度和荷载作用时间而变化的特性 当沥青混合料受力较小 且力的作用时间十分短暂时 处于弹性状态并兼有弹黏性性质 当沥青混合料受力较大 且力的作用时间较长时 应力 应变关系呈现出弹性 弹 黏性和弹 黏 塑性等不同性状 应力 应变特性关系 用劲度模量 表征 沥青混合料的劲度模量实质上就是在特定温度与特定加荷时间条件下的常量参数 沥青混合料的劲度模量可以根据当地的自然和交通条件 选择恰当的试验温度和加荷时间 用单轴压缩 三轴压缩或小梁试验方法进行测定 总结 一 路基的主要病害 路基沉陷 路基沉陷定义路基沉缩原因