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路基路面工程 第一章总论 路基路面工程的特点影响路基路面稳定的因素路基土分类公路自然区划路基水温状况及干湿类型路面结构及层位功能路面等级与分类 1路基路面工程的特点 一 路基路面的概念及其作用1 路基的概念路基是在天然地表面按照道路的设计线形 位置 和设计横断面 几何尺寸 的要求开挖或堆填而成的岩土结构物 2 路基的作用承受行车荷载的作用承受自然因素的作用 1路基路面工程的特点 一 路基路面的概念及其作用3 路面的概念路面是在路基顶面行车部分用各种混合料铺筑成的层状结构物是 2 路面的作用承受行车荷载的作用承受自然因素的作用 二 路基路面的基本性能 1 承载能力强度 指行车荷载作用下路面中的应力应变不超过极限值 不发生与之有关的破坏 如断裂等 一般仅指路面 刚度 指在行车荷载作用下路基路面不至于发生相当大的变形 对应的破坏有 沉陷或波浪 一般既与路基 又与路面有关 二 路基路面的基本性能 2 稳定性定义 长时间在行车荷载 水和温度等的作用下能保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质 内容 整体稳定性 主要针对路基而言 即不发生路基的失稳 如滑坡 坍塌等 水稳定性 即不至于由于水发生各种破坏 如排水不良地带路基损坏 路面唧泥等 关键做好防排水的工作 温度稳定性 即不至于由于温度 如高温 低温 发生各种破坏 如车辙 冻胀等 二 路基路面的基本性能 3 耐久性主要有 路面材料抗疲劳能力要高 路基路面抵抗塑性累积变形的能力要高 要加强养护 4 表面平整度5 表面抗滑能力 2影响路基路面稳定的因素 地理条件 主要指地形 地貌等 如平原区要求有一定的最小填土高度 山区整体稳定性容易失稳等 地质条件 岩石的种类 节理 风化 裂隙 倾向等 主要针对路堑 另外不良地质 如泥石流 滑坡 等 气候条件 气温 降水 日照 风向 风力 主要指沙漠公路 等 水文和水文地质条件 指地表水和地下水 土的类别 1 地理条件 公路沿线的地形 地貌和海拔高度不仅影响路线的选定 也影响到路基与路面的设计 平原 丘陵 山岭各区地势不同 路基的水温状况也不同 2 地质条件 沿线的地质条件 如岩石的种类 成因 节理 风化程度和裂隙情况 岩石走向 倾向 倾角 岩层厚度 有无夹层或遇水软化的夹层 以及有无断层或其它不良地质现象 岩溶 冰川 泥石流 地震等 都对路基路面的稳定性有一定的影响 3 气候条件 气候条件如气温 降水 湿度 冰冻深度 日照 蒸发量 风向 风力等都会影响公路沿线地面水和地下水的状况 并且影响到路基路面的水温情况 在一年之中 气候有季节性的变化 因此路基路面的水温状况也随之变化 气候还受地形的影响 例如山顶与山脚 山南坡与山北坡气候有很大的差别 这些因素都会严重影响路基路面的稳定性 4 水文和水文地质条件 水文条件如公路沿线地表水的排泄 河流洪水位 常水位 有无地表积水和积水时期的长短 河岸的淤积情况等 水文地质条件如地下水位 地下水移动的规律 有无层间水 裂隙水 泉水等 所有这些地面水及地下水都会影响路基路面的稳定性 如果处理不当 常会引起各种病害 5 土的类别 不同的土类含有不同粒径的土颗粒 砂粒成分多的土 强度构成以内摩擦力为主 强度高 受水的影响小 但施工时不易压实 较细的砂 在渗流情况下 容易流动 形成流砂 粘粒成分多的土 强度形成以粘聚力为主 其强度随密实程度的不同 变化较大 并随湿度的增大而降低 5 土的类别 粉土类土毛细现象强烈 路基路面的强度和承载力随着毛细水上升 湿度增大而下降 在负温度坡差作用下 水分通过毛细作用移动并积聚 使局部土层湿度大幅度增加 造成路基冻胀 最后导致路基翻浆 路面结构层断裂等各种破坏 植物覆盖影响地面径流和导流 从而在一定程度上影响路基水温情况的变化 6 其他因素 3 路基土的分类 1 依据 1 土颗粒组成特征 用不同粒径粒组在土中的百分含量表示 2 土的塑性指标 液限wL wp塑限和塑性指数Ip Ip wL wp 3 土中有机质存在的情况 2 粒组划分 定义 土的粒径有大有小 将某些粒径范围的土归为一组 称为粒组 分组 P8表1 1 巨粒组 60mm 又以200mm为界分为漂石 块石 和卵石 小块石 粗粒组 0 074 60mm 又以2mm为界分为砾 角砾 和砂 又可以进一步细分 粗 中 细 砾或砂 细粒组 0 074mm 以0 002mm为界分为粉粒和粘粒 3 土分类巨粒土 粗粒土 细粒土和特殊土4 公路土分类的基本代号 1 成分代号 P9表1 2 2 级配代号级配良好 W 级配不良 P 以不均匀系数Cu和曲率系数Cc表示 Cu d60 d10Cc d30 2 d10 d60 d60为通过率60 对应的粒径 3 液限高低代号 高液限 H 低液限 L 50 为界 4 特殊土代号 黄土 Y 膨胀土 E 红粘土 R 盐渍土 St 5 土类名称表示方法可用一个基本代号表示 主要成分 当由两个基本代号构成时 第一个代号表示土的主成分 第二个代号表示副成分 级配或液限 例 GW 级配良好砾 当由三个基本代号构成时 第一个代号表示土的主成分 第二个代号表示级配 或液限 第三个代号表示土中所含次要成分 例 MHG 含砾高液限粉土 5 巨粒土的分类定义 巨粒组质量大于总质量的15 的土称为巨粒土 分类 P9表1 3 6 粗粒土的分类定义 试样中粗粒组质量大于总质量50 的土 注 巨粒组含量小于15 扣除巨粒组后 按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名 分类 砾类土和砂类土 砾类土 砾粒组质量多于总质量50 的土 分类P9 砂类土 砾粒组含量小于或等于50 的土称为砂类土 分类P9 7 细粒土定义 细粒组 0 074mm 质量多于总质量50 的土称为细粒土 分类 分为粉质土 粘质土和有机质土 A线 Ip 0 73 wL 20 B线 wL 50 A线和Ip 10线以上称为粘质土 A线和Ip 10以下称为粉质土 含有有机质的细粒土称为有机质土 B线以右称为高液限 B线以左称为低液限 8 特殊土包括黄土 膨胀土 红粘土和盐渍土 新老土名对照表 9 土工程性质评价 1 巨粒土良好 强度 稳定性好 2 粗粒土良好 3 砂土强度 稳定性好 压实困难 4 砂性土强度 稳定性好 压实容易 5 粉性土粘性小 毛细作用强 水稳定性差 易产生冻胀和翻浆 6 粘性土粘性大 水稳定性优于粉土 毛细作用强 7 重粘土不易施工 4公路自然区划 1 自然区划分类分为自然地理区划 包括综合自然区划 部门区划 和专业自然区划 农业 建筑 生态 公路 2 引入公路自然区划的原因 自然区划制定的原则 1 道路工程特征相似即在同一个区划内筑路相似 2 地表气候区划差异性即不同的区划间地表气候不同 地表气候包括纬度的不同 即地带性差异 和高程的不同 即非地带性差异 3 自然气候因素既有综合又有主导作用的原则自然因素包括水和温度 即两者综合起作用 但有时候的划分以某一个因素为主 4 公路自然区划划分 1 地带分为多年冻土 季节冻土和全年不冻土三大地带 2 一级区划根据 以温度为主导 适当考虑水热平衡和地理位置 具体 全年均温 2 等值线 一月份均温0 等值线 我国地势的三级阶梯的两条等高线 1000m和3000m 名称 分为冻土 温润 干湿过渡 湿热 潮暖 干旱和高寒7个大区 具体地 区 北部多年冻土区 区 东部温润季冻区 区 黄土高原干湿过渡区 区 东南湿热区 区 西南潮暖区 区 西北干旱区 区 青藏高寒区 3 二级区划依据 主要潮湿系数 另外还有地理 气候 地貌类型 自然病害等 潮湿系数K R Z式中 R为年降雨量 Z为年蒸发量 等级划分见P14P13图1 5 4 三级区划依据 潮湿系数划分6级 过湿 中湿 润湿 润干 中干 过干 5路基水温状况及干湿类型 一 路基湿度来源大气降水 通过路面 路肩 边坡和边沟渗入 地面水 如灌溉 地表径流水 地下水 毛细作用 渗流 周围的高处 水蒸汽凝结等 薄膜移动水 在土中以薄膜的形式从含水量高处向较低处流动 从温度较高处向较低处流动 本质上的来源无外乎地表水和地下水 二 大气温度及其对路基水温状况的影响水分移动规律 水分从从温度较高处向较低处流动 从含水量大处向小处移动 冻胀 在冬季 水分由下向上移动 水冻结后体积增大 使路基隆起而造成面层开裂 即冻胀现象 翻浆 在春季 水溶化以后 路基上层含水量增加 承载能力下降 在车辆作用下路基土以泥浆的形式从胀裂的路面裂隙中冒出 形成翻浆 三 路基干湿类型 1 干湿状态 干燥 中湿 潮湿和过湿 路基一般要求 路基最上部0 80cm范围内的土处于干燥或中湿状态 2 干湿类型判断方法 1 旧路 稠度法稠度定义 wc wL w wL wp 式中 wc 土的稠度 wL 液限 w 含水量 wP 塑限 分界稠度 干燥wc1中湿wc2潮湿wc3过湿 另外还有 干燥状态路基常见下限稠度wc0 取值与自然区划和土性有关 具体见P17表1 7 路基平均稠度 指路床范围内土的平均稠度 一般每10cm为一层 计算每层的稠度 然后取平均 Wci wLi wi wLi wPi 干湿类型确定 计算路基平均稠度 注 不利季节 雨季或春融季节 查表确定分界稠度 通过两者的比较确定路基干湿类型 2 新建路 临界高度法临界高度 与分界稠度相对应的路基顶面离地下水位或地表积水水位的高度 看p18图1 6 路基临界高度值 见P19表1 9 干湿类型确定 查表确定路基临界高度 将路基设计高度与路基临界高度比较确定干湿类型 6路面结构及层位功能 一 路面及其功能1 定义 路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物 2 功能 承受行车荷载和自然因素的作用3 重要性 是公路的重要组成部分 直接影响公路的行车速度 运输成本 行车安全和舒适程度 4 对路面的要求 强度 稳定性 耐久性 表面平整度 表面抗滑性能 尽可能低的扬尘性 二 路面的构造1 断面形式 槽式横断面 一般公路采用 就是在整个车行道宽度范围内将路基挖成同深的槽形 然后分层铺筑路面结构层 全铺式横断面 在路基整个宽度范围内铺筑路面 在盛产石料地区或路基较窄的中低级路面上采用 2 路拱形式为了排除路面上的水 路面表面应做成中间高 两边低的拱形 叫路拱 作用 保证路面上雨水及时排出 减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度 形式 直线形或抛物线形 路拱横坡度的选择 考虑有利于行车平稳有利于横向排水两方面的要求 路拱形式有两种 二次抛物线 直线型 三 路面结构分层及层位功能 路面结构通常按照各个层位功能的不同 划分为三个层次 即面层 基层和垫层 一 面层 1 作用 承受较大的行车荷载的作用 及降水的浸蚀和气温变化的影响 2 要求 较高的结构强度 抗变形能力 较好的水稳定性和温度稳定性 耐磨 不透水 良好的抗滑性和平整度 3 材料 水泥混凝土 沥青混凝土 沥青碎 砾 石混合 砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料 块料等 4 结构 一层 两层或三层 二 基层 1 作用 承受由面层传来的车辆荷载的垂直力 并扩散到下面的垫层和土基中去 2 要求 足够的强度和刚度 良好的扩散应力的能力 足够的水稳定性 较好的平整度 3 材料 各种结合料稳定土 稳定碎 砾 石 贫水泥混凝土 天然砂砾 各种碎石或砾石 片石 块石或圆石 各种工业废渣 土砂石所组成的混合料等 4 结构 基层 底基层 三 垫层 1 作用 改善土基的湿度和温度状况 将基层传下的车辆荷载应力加以扩散 以减小土基产生的应力和变形 阻止路基土挤入基层 2 要求 水稳定性和隔温性能好3 材料 松散粒料 稳定类材料4 结构 垫层 7路面等级与分类 一 路面及其功能1 定义 路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物 2 功能 承受行车荷载和自然因素的作用 3 重要性 是公路的重要组成部分 直接影响公路的行车速度 运输成本 行车安全和舒适程度 4 对路面的要求 强度 稳定性 耐久性 表面平整度 表面抗滑性能 尽可能低的扬尘性 二 路面等级划分高级 水泥混凝土 沥青混凝土 厂拌沥青碎石等适用于高速 一级 二级公路次高级 沥青贯入碎石 沥青表面处治适用于二级 三级公路中级 泥结或级配碎砾石 水结碎石 不整齐石块适用于三级 四级公路低级 各种粒料或当地材料改善土等适用于四级公路 三 路面分类 1 按刚度分类柔性路面 刚性路面 半刚性路面1 柔性路面常见路面 柔性基层沥青路面 由粒料基层和碎 砾 石面层或块石面层组成的面层结构 特点 刚度小 变形大 弯沉变形 通过各结构层将应力进行扩散从而承受荷载 主要根据弯沉进行设计 2 刚性路面常见路面 水泥混凝土作面层或基层的路面特点 刚性很大 弯沉小 呈板体工作状态 靠板的抗弯拉强度承受荷载 设计主要控制板的弯拉应力 3 半刚性路面半刚性基层 由稳定土或稳定碎石 以及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层 强度和刚度介于柔性路面和刚性路面之间 半刚性路面 由半刚性基层和沥青面层组成的路面 2 按材料划分土路面砂石路面块体路面沥青路面水泥路面复合路面 第一章引论 四 路面结构分层及层位功能 路面结构通常按照各个层位功能的不同 划分为三个层次 即面层 基层和垫层 1 面层 1 作用 承受较大的行车荷载的作用 及降水的浸蚀和气温变化的影响 2 要求 较高的结构强度 抗变形能力 较好的水稳定性和温度稳定性 耐磨 不透水 良好的抗滑性和平整度 3 材料 水泥混凝土 沥青混凝土 沥青碎 砾 石混合 砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料 块料等 4 结构 一层 两层或三层 2 基层 1 作用 承受由面层传来的车辆荷载的垂直力 并扩散到下面的垫层和土基中去 2 要求 足够的强度和刚度 良好的扩散应力的能力 足够的水稳定性 较好的平整度 3 材料 各种结合料稳定土 稳定碎 砾 石 贫水泥混凝土 天然砂砾 各种碎石或砾石 片石 块石或圆石 各种工业废渣 土砂石所组成的混合料等 4 结构 基层 底基层 3 垫层 1 作用 改善土基的湿度和温度状况 将基层传下的车辆荷载应力加以扩散 以减小土基产生的应力和变形 阻止路基土挤入基层 2 要求 水稳定性和隔温性能好3 材料 松散粒料 稳定类材料 思考题 1路基路面具有那些工程特点 2影响路基路面稳定性的因素包括那些 3路基土的分类方法 4路基干湿类型的种类及判断方法 5公路自然区划的意义和区划原则 6路面包括那些层位 各自的工程及常用材料包括那些 第二章行车荷载 环境因素 材料的力学特性 目的要求1了解车辆的分类 2掌握轴载的换算 累计轴载的计算 3了解环境因素对路基路面的影响 4掌握土基力学强度特性以及路基土的应力 应变特性 5掌握影响土基的承载能力 6掌握路面材料的力学强度特性 7了解路面材料的累积变形与疲劳特性 第二章行车荷载 环境因素 材料的力学特性 授课内容一 行车荷载二 环境因素的影响三 土基的力学强度特性四 土基的承载能力五 路基的变形 破坏与防治六 路面材料的力学强度特性七 路面材料的累积变形与疲劳特性 一 车辆的种类 vehicletypes 1行车荷载 vehicleload 路面设计中 以轴重作为荷载标准 重型货车与大客车起决定作用 评定路面表面特征时 如路面的平整度 防滑性 应考虑小客车的安全性和可靠性 二 汽车的轴型 轴载axleloadandaxletypeofvehicle轴重是路面设计的关键 axleloadisprimitivetopavementdesign整车客货车 busandtruck1 前轴 frontaxle两个单轮组成的单轴占约1 3 极少数为双轴单轮 约占1 2 2 后轴 behindaxle有单轴 双轴 三轴类型 大部分为双轴双轮 汽车在路面上的状态有停驻 行驶 加速 制动 转向 颠簸等 行荷载对路面施加的作用力的大小和性质 也随汽车的运动状态而变化 主要有 车轮对路面的垂直作用力 车轮转动对路面产生的纵向水平切向力 转向时又增加了横向水平力 路面不平 汽车颠簸 产生了冲击力和振动力 从这些可以知道 汽车在任何一种状态下垂直力都是最本的作用力 三 汽车对道路的静力作用stillloadingofvehicle1 定义definition 静止状态的汽车对道路的作用 称为静力作用 其大小主要取决于车轮总重 2 影响因素 factors1 汽车轮胎的内压力 2 轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状 3 轮载的大小 3 半径radius 轮胎与路面的接触形状近似于椭圆 且a b差别不大 路面设计中 以圆形表示 双轮组车轴 dualwheelloading每一侧双轮用一个圆表示 称为单圆荷载 每一侧双轮用两个圆表示 称为双圆荷载 双圆当量直径 P 作用在车轮上的荷载 KN p 轮胎接触压力 kPa 接触面当量圆半径 m 单圆当量圆直径 四 运动车辆对道路的动力作用dynamicloadingofmovingvehicle因为路面不平整车身震动 车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动 轮载成动态波动 行车速度越高 变异系数越大平整度越差 变异系数越大轮胎刚度低 减振好 变异系数越小 五 水平荷载 horizontalloading易使路面产生波浪 拥包 推挤等损坏 要求面层材料有足够的抗裂强度 行车荷载的重复作用 repeatedloading弹性材料 疲劳性质 Elasticmaterials fatigue弹塑性材料 变形累积 Elasticandplasticmaterials accumulatingdeformation 行车荷载具有瞬时性instantaneous 0 01 0 10s行车荷载具有重复性repeated 六 交通分析 trafficanalysis1 交通量 trafficvolume一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量 对于路面结构设计 不仅要求收集交通总量 还必须区分不同的车型 2 轴载的组成与等效换算 componentofaxleloadandequivalentconverted轴载谱axleloadspectrum 各级轴载所占的比例 等效原则换算 principleofequivalentconverted某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的损坏程度为根据的 标准轴载设计参考 designfactorofstandardaxleload标准轴载standardaxleload BZZ 100双轮组单轴载 标准轴载P KN standardaxleload100轮胎接地压强p MPa pressure0 70单轮传压面当量圆直径ddiameterofequivalentcircle21 30两轮中心区circulardistance1 5d Wheelloadtransversedistribution车轮横向分布 2环境因素的影响environmentalfactors 直接暴露于大气中 受温度 湿度影响大温度湿度变化 体积变化 胀缩应力 破坏 沥青面层日温度变化曲线大于气温 水泥混凝土面层温度日变化 一 路面结构内温度变化可通过外部和内部影响因素之间联系来预估 方法1 统计方法statisticalmethod路面结构层不同深处埋设测温元件连续观测 收集当地气象资料 气温 辐射热 对记录的路面温度和气象因素进行逐年回归分析 特点 characteristics不包含所有复杂因素 精度有地区局限性 只可在条件相似的地区参考使用 Tmax 路面某一深度处的最高温度 Ta max 相应的日最高气温 Q 相应的太阳日辐射热 J a b c 回归常数 方法2 理论法theorymethod应用热传导理论方程式推导出 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程 特点 features参数确定难度大 理论假设理想化 结果与实测有一定的误差 温度对路基的影响effectsinsubbasebytemperature 北方 冻胀翻浆north frostheavingandfrostboiling南方 雨季积水湿软路基south softsubbasebygatheredwater 3土基的荷载变形特性loadingdeformationinsoil 一 土基的受力状况1路基受力 自重weight车辆荷载vehicleload P 车轮荷载换算的均布荷载KN D 圆形均布荷载作用面积的直径 Z 应力作用点深度 r 土的容重 2 正确的设计 correctdesign应使路基所受的力在路基弹性限度范围内 即当车辆驶过后 路基能恢复变形 保证路基相对稳定 路面不致引起破坏 3 路基受力计算 calculatingsubbasestress车辆荷载为均布垂直荷载 路基为弹性均质半空间体 二 路基工作区subbaseworkingzoning 在路基某一深度处 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10 20 时候 该深度范围内的路基称为路基工作区 要求 requirments1 对工作区深度范围内的土质选择 路基压实度提出较高要求 2 当工作区深度大于填土高度时 荷载不仅施加于路堤而且施加于天然地基上 所以天然地基也应充分压实 三 路基土的应力 应变特性strain stressproperty弹性变形和塑性变形elasticandplasticdeformation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 压入承载板试验 三轴压缩试验 土的应力应变关系曲线 非线性变形nonlineardeformation局部线性体partiallinear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initialtangentmodulus应力值为零应力 应变曲线斜率2 切线模量tangentmodulus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secantmodulus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resiliencemodulus应力卸除阶段 应力 应变曲线的割线模量总结 summary 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 四 重复荷载对路基土的影响1 土体逐渐压密 2 土体的破坏 塑性变形累积 1 土的性质和状态2 重复荷载的大小3 荷载作用的性质 路基土应力 应变的非线性关系用回弹模量值以应力或应变的函数形式表示 路基土的流变特性 4土基的承载能力bearingcapacityofsoil土基的承载力 一定应力级位下的抗变形能力土基的承载力指标 回弹模量resiliencemodulus地基反映模量reactingmodulus加州荷载比Californiabearingratio 1 回弹模量 resiliencemodulus反映土基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质 测定方法 testmethod1 查表法investigationform 无实测条件是时采用 2 现场实测法 testinginsituation 大型承载板法 测定土基在0 0 5mm的变形压力曲线 用弯沉仪测定 2 地基反应模量reactingmodulus根据文克勒地基假定 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 文克勒地基模型 3 加州荷载比 Californiabearingratio土基或基层 底基层材料的加利福尼亚州荷载比 其值以一标准面的贯入棒在一定速度下压入试样内 达到某一规定深度所许的压力与压入标准碎石试样同一深度所需要的压力的百分比 室内实验indoortest 浸泡四天 饱水状态野外实验outdoortest 施工时湿度状态 5路基的变形及破subbasedeformationdamageandprevention一 路基的主要变形破坏subbasemajordeformation荷载因素 loads自重weight行车荷载vehicleload自然因素naturalfactors变形deformation 弹性的elastic 残留的residual 不能恢复的 原因 causes1 填料不当filliswrong2 填筑方法不合理 fillmethodiswrong 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 1 路堤沉陷embankmentsettlement 垂直方向产生较大的沉落 2 路基边坡的滑塌 滑坡 landslide 溜方slipping 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 cause原因 流动水冲刷边坡 施工不当引起 滑坡landslide 一不分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动 cause原因 土体稳定性不足引起 3 碎落和崩塌dehrisandcollapse剥落stripping和碎落dehris 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collapse 整体岩块在重力作用下倾倒 崩落 原因cause 岩体风化破碎 边坡较高 影响impact 危害较大的病害之一 碎落dehris滑坡landslide 比较 comparison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subbaseslidealonghillside原因cause 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subbasedamagebecausebadgeologicandhydrogeologicalcondition不良地质条件 泥石流 溶洞等 较大自然灾害 大暴雨地区 二 路基病害防治prevention提高路基稳定性 防止各种病害产生 采取措施 ForImprovingsubbasestabilityandpreventingdamage wecanusethefollowingmethods 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 设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积 7 采取边坡加固 修筑挡土结构物 土体加固等防护技术措施 以提高其稳定性 6路面材料的力学强度特性和变形mechanicperformanceanddeformationinmaterials 路面材料按形态和成型性质分为三类 Accordingtotypeandproperty pavementmaterialscanbeclassedthreetypes1 松散颗粒型材料及块料loosematerialandblock密实型dense2 沥青结合料类asphaltmaterial嵌挤型clincher3 无机结合料类Inorganicmaterial稳定型stability一 力学强度特性mechanicperformance1 抗剪强度 shearstrength剪切破坏 sheardamage路面结构层厚度较薄 总体刚度不足无机结合料基层层位不合理 内部剪力过大面层结构的材料抗剪强度较低 高温条件下沥青面层 2 抗拉强度 tensilestength气温变化收缩 湿度变化干缩产生拉应力抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供试验 tests直接拉伸试验directtensiletest劈裂试验 间接拉伸 indirecttensiletest 3 弯拉强度flexural tensilestrength水泥混凝土 沥青混合料及半刚性路面材料修筑的结构层 车辆的荷载作用下处于受弯曲工作状态 试验test 简支小梁试验评定simple beamtest 4应力 应变特性 stress strainproperty 用于基层和底基层的碎砾石材料无法作成试件 但可由三轴试验可得到应力 应变的非线性 Granularmaterials 水泥混凝土 无机结合料处治的混合料cementconcreteandInorganictreatedmixture采用规则试件进行测定 三轴试验 单轴试验 小梁试验 水泥混凝土 无机结合料 试验表明results 加载时间短或温度较低时 材料处于弹性状态 loadingisshortortemperatureislow elasticmaterial 中间过程 弹 粘性状态 intermediatecourse elastic plasticmaterial 加载时间很长或温度较高时 粘滞性状态 loadingislongortemperatureishigh plasticmaterial 沥青混合料 asphaltmixture低温lowtemperature 单轴或小梁试验 高温hightemperature 温度敏感性强用三轴压缩试验 应力 应变特性 stress strainproperty随温度和加载时间变化的粘 弹性体 用劲度模量来表示 沥青混合料劲度模量stiffnessmodulus是在给定温度和加载条件下的应力 应变的关系参数 7路面材料的累积变形与疲劳特性accumulatingdeformationandfatigueperformanceinmaterials一 路面材料的累积变形与疲劳特性accumulatingdeformationandfatigueperformanceinmaterials路面结构在荷载重复应力作用下 可能出现破坏极限状态有两类 第一类 thefirststage弹塑性工作状态 elasticandplasticcondition塑性变形累积到一定限度 累积变形 第二类 thesecondstage弹性工作状态 elasticcondition内部微量损伤累积扩大 导致疲劳断裂破坏 疲劳破坏 共同点 mutualpoints破坏极限的发生不仅同荷载应力大小有关 而且同荷载应力作用次数有关 水泥混凝土路面 cementconcrete弹性工作状态 疲劳破坏 elasticworksatiation fatiguedamage 沥青路面 asphaltpavement低温 弹性状态 疲劳破坏 lowtemperature elasticwork fatiguedamage 高温 弹塑性状态 累积变形形成车辙 沉陷等 hightemperature elasticandplasticwork rutting settlement 半刚性路面 无机结合料 semi rigidpavement早期 弹塑性earlytime elasticandplastic后期 弹性 疲劳破坏 latelytime elastic fatiguedamage 以黏土为结合料的碎砾石路面 Granularmaterials弹塑性状态 累积变形 elasticandplasticwork 一 累积变形accumulatingdeformation 沥青混合料 碎 砾石混合料 二 疲劳特性fatiguecharacteristics疲劳 fatigue疲劳破坏 fatiguedamage疲劳极限 fatiguelimit1 水泥混凝土及无机结合料处治的混合料cementconcreteandInorganictreatedmixture 沥青混合料asphaltmixture 小结1 行车荷载客车和货车 荷载对道路的静力作用 荷载对道路的动力作用 交通分析2 环境因素的影响3 土基的荷载变形特性路基工作区深度 应力 应变曲线 回弹模量4 土基的承载能力回弹模量 土基反应模量 CBR 第三章一般路基设计Thedesignofgeneralsubbase 3 1路基设计的一般要求Generalrequiresofsubbasedesign 一般路基 generalsubbase在良好的地质与水文等条件下 填方高度和挖方深度不大的路基 特殊路基 specialsubbase超过规范规定的高填 深挖路基 以及地质和水文等条件特殊的路基 路基设计的要求requirementofsubbasedesign 1为路面提供足够宽度的平顺基面 Subbasecansupplywidelevelforpavement2具有足够的强度和稳定性 Subbasehavestrengthandstability 3 2路基的类型与构造Typesandstructuresofsubbase 一 路基类型typesofsubbase路堤路堑填挖结合路堤embankment 全部用岩土填筑而成的路基 路堑cutting 全部在天然地面开挖而成的路基 填挖结合combinationoffillingandexcavation 一侧开挖 一侧填筑的路基 二 路堤embankment1分类classifications根据填土高度的不同 accordingtoheightoffilling矮路堤shortembankment 1 1 5m 高路堤highembankment 土质soil 18m石质stone 20m 正常路堤normalembankment 1 5 18m 根据所处条件的不同 浸水路堤 护脚路堤 挖沟填筑路堤等等immerseableembankmentprotectingtoeofslopeinembankmentcuttingandfillingembankment 2构造structures 矮路堤 shortembankment1 满足最小填土高度2 路基处于干燥或中湿状态3 两侧设边沟4 充分压实高路堤 highembankment1 边坡稳定性 2 断面要经济合理正常路堤 normalembankment1 考虑水的影响 2 设置护坡道 3 地面陡时 在天然地面开挖台阶 三 路堑cutting 1分类classification根据开挖深度 cuttingdepth深路堑 20m deepcutting浅路堑shallowcutting根据横断面形式 crosssection全挖路基full cuttingsubbase台口式路基benchedsubbase半山洞路基halftunnelsubbase 2构造structures 坡脚处设置边沟sideditch路堑上方设置截水沟interceptionditch充分压实sufficientcompaction设置必要的排水设施drainagefacility四填挖结合路基subgradewithbothfillingandexcavation 3 3路基设计designofsubgrade 设计内容thevolum