路基路面复习题

路基沉陷： （1）路基本身的压缩沉降，（2）路基下部天然地面承载力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的。路基沉缩因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用之下，引起的路基沉缩。路基沉陷是指在天然地面有软土，泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起的地基下陷。路基病害的防治措施： 1正确设计路基横断面 2选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土做稳定性处理 3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 4正确进行排水设计 5必要时设置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，设置砂垫层以疏干土基 6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 7采取边坡加固、修筑挡土结构物、土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性公路自然区划方法： 首先将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带，然后根据水热平衡和地理位置，划分为冻土、湿润、干湿过渡、湿热、潮暖、干旱和高寒7个一级大区;二级区划实在每一个一级区分内，再以潮湿系数为依据，潮湿系数K为年降雨量R与年蒸发量Z之比。分为6个等级（过湿、中湿、润湿、润干、中干和过干）对路面的基本要求： 1具有足够的强度和刚度：不足时路面就会出现断裂、沉陷、车辙及波浪等破坏，使路况恶化，服务水平下降 2具有足够的稳定性：不足时沥青路面高温时软化，在车轮荷载作用下产生车辙，波浪等永久变形；沥青路面低温时出现收缩、变脆而开裂，半刚性基层低温收缩产生反射裂缝，而水泥混凝土路面高温发生拱胀开裂，低温出现收缩裂缝 3具有足够的耐久性：不足时路面出现疲劳破坏和塑性变形。在湿度条件反复作用下路面材料性能会老化衰变而导致路面结构的破坏 4具有足够的表面平整度：不平整的路表面会被行驶的车辆产生附加的振动 5具有足够的表面抗滑性：不足是容易造成车轮打滑或空转，从而引发严重的交通事故 6具有足够的不透水性：不足时路面会产生剥落、坑洞、唧浆和网裂等早期破坏路面的横断面形式： 1槽式横断面 2全铺式横断面路拱及路拱横坡度： 主要是及时排出路面的水，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面的强度，路面表面应做成直线形或抛物线的路拱。等级高的路面，平整度和水稳性较好的，透水性也小，通常采用直线形路拱和较小的路拱横坡度。等级低的路面，为了有利于迅速排除路表面积水，一般采用抛物线形和较大的路拱横坡度。 在干旱和有积雪、浮冰的地区应采用低值多雨地区采用高值 路肩横坡度一般较路面的横坡度大1%2%路面结构层的划分： 1面层 2基层 3垫层路面分类（力学性质）： 1柔性路面 2刚性路面 3半刚性路面路基土的分类（颗粒划分）： 1巨粒土 2粗粒土 3细粒土 4特殊土路基土的工程性质（优劣性） 1巨粒土包括漂石和卵石，有很高的强度和稳定性，是用以填筑路基的良好材料 2级配良好的砾石混合后，密实程度好，强度和稳定性都能满足要求 3砂土无塑性，透水性强，毛细上升高度小，具有较大的内摩擦系数，强度和水稳定性均好，但砂土粘结性小，易于松散，压实困难 4砂性土含有一定数量的细颗粒，级配适宜，强度，稳定性都能满足要求，是理想的路基填筑材料 5粉性土含有较多的粉土颗粒，平时虽有粘性，但易于破碎，浸水时容易成流动状态。在季节性冰冻地区容易造成冻胀、翻浆等病害。 6粘性土中细颗粒含量多，土的摩擦系数小而粘聚力大透水性小而吸水能力强，毛细现象显著，有较大的可塑性。粘性土干燥时较坚硬，施工时不易破碎，浸湿后能长期保持水分路类干湿类型： 干湿，中湿，潮湿和过湿路基的稠度：Wc =（wL-w）/(wL-wP) wC-土的稠度 wL-土的液限 w-土的含水量 wP-土的塑限Wc1wc2wc3干湿类型的勘测：对原公路，按不利季节路槽地面以下80cm深度内的平均稠度确定。在路槽底面以下80cm内，每10cm取土样测定其天然含水量和液限含水量，根据wc判别路基的干湿类型，要按照道路所在的自然的区划和路基土的类别，查表与分界稠度作比较，确定道路所属的路基干湿类型。对于新建道路:路基尚未建成，无法按上述方法现场勘测道路的湿度情况，可以用路基临界高度作为判别标准。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z与路基土自重引起的垂直应力B相比所占比例很小，仅为1/101/5时，该深度Z范围内的路基称为路基工作区（）路基工作区的强度和要求：路基工作区土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，深度范围内的土质选择，应对路基压实度提出较高的要求。当工作区深度大于路基高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而施加于天然地基上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。回弹模量： 应力卸除阶段，应力-应变曲线的割线模量加州承载比CBR：用于表征土基承载力的参数指标用回弹模量 地基反应模量和加州承载比（CBR）,CBR是一种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，并采用高质量的标准碎石为标准，以他们的相对比表示CBR值 CBR=P/Ps100% p-对应某一贯入度的土基单位压力 ps-相应贯入度的标准压力 计算CBR时，取贯入度为0.254cm，但当贯入度为0.245cm时的CBR值小于贯入度为0.508cm的CBR值时，应采用后者。（）路基设计的内容：（1）选择路基横断面形式，确定路基宽度与路基高度。（2）确定边坡形状与坡度（3）路基排水系统布置和排水结构设计（4）坡面防护与加固设计（5）附属设施设计（6）选择路堤填料与压实标准。路基高度： 路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高（一级公路中央分隔带，二级公路边缘）和地面标高之差（改建公路道路中线）路基边坡坡度决定因素： 路基边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度坡度取值的两种来源： 一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用边沟设置位置和长度： 边沟多设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多于路中线平行，用以汇集或排除路基范围内和流向路基的少量地面水 边沟不宜过长，边沟出水口的间距，一般地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m，三角形和蝶形边沟不宜超过200m截水沟（位置，作用）：设置在挖方路基边坡顶以外，或山坡路堤上方的适当处，用于截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和浸蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流水冲刷。暗沟，渗沟作用： 暗沟用于排除泉水或地下集中水流，无渗水和汇水功能 渗沟及渗井用于降低地下水位或拦截地下水。（横向排水，竖向排水）渗沟埋置的决定因素以及渗沟的种类： 渗沟的埋置深度按地下水的高程，地下水位置下降的深度以及含水层介质的渗透系数等因素考虑确定 1填石渗沟 2管式渗沟 3洞式渗沟路基防护于加固的三种方式和作用： 1边坡坡面防护：主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及温度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境 2沿河路堤河岸冲刷防护与加固：堤岸防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效 3湿软地基的加固：以防路基沉陷、滑移或产生其他病害直接防护： 1植物防护 2砌石或混凝土护坡 3护坦 4抛石防护 5石笼防护间接防护: 主要是导流结构物路堤填筑方案： 地面横坡缓于1：5时，在清除地表草皮，腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤。地面横坡为1：52：5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于2m。地面横坡陡于1：2.5地段的陡坡路堤，必须验算路堤整体沿基底及基底下软弱层滑动的稳定性，抗滑稳定系数不得小于规定值。在一般土质地段，高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度不应小于90%；三，四级公路不应小于85%土路堤填筑方案： 1分层平铺 2竖向填筑路基压实的意义： 土基压实后，路基的塑性变形，渗透系数、毛细水作用及隔温性能等，均有明显改善土基压实标准： 工地实测干容积密度为，它于0值之比的相对值，称为压实度X，已知值0规定压实度为K，则工地实测干容积密度值应符合下列要求 =K0 为最大干容积密度路基填土的压实度，应是由下而上逐渐提高标准, 路基等级愈高，对路基强度要求相应增大。半刚性基底的优缺点: 优点：具有良好的力学性能，强度高，水稳定性，板体性好 缺点：干缩或低温收缩时产生裂缝。土-碎石混合料: 嵌挤结构不含或含有很少细料的混合料，其强度较低，但透水性好，不易结冰。但这种材料没有粘结性，施工时压实困难。 密实结构含有足够的细料来填充颗粒间的空隙的混合料，它仍然能从颗粒接触中获得强度，其抗剪强度，密实度有所提高，透水性低，施工时易压实。 悬浮结构含有大量细料而没有颗粒与颗粒的接触，集料仅仅是浮在细料之中，这类混合料施工时很易压实，但其密实度较低，易冰冻，难于透水，强度和稳定性受含水量影响很大。（）石灰稳定类基层：石灰稳定土适用于各级公路的底基层，以及二级公路和二级以下公路的基层，但石灰不得用做二级以上公路的基层。 石灰稳定强度形成原理：离子交换作用 结晶硬化作用 火山灰作用 碳酸化作用 石灰可以稳定塑性指数在15-20的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土均适宜用石灰稳定，硫酸盐含量超过0.8%或有机质含量超过10%的土，不易用石灰来稳定。石灰稳定石灰与粉煤灰比例一般为1:4-1:5为宜。石灰稳定土基层缩裂防治: 1控制压实含水量：石灰稳定土因含水量过多产生的干缩裂缝显著，因而压实时含水量一定不要大于最佳含水量，其含水量应略小于最佳含水量 2严格控制压实标准：实践证明，压实度小时产生的干缩要比压实度大时严重，因此应尽可能达到最大压实度 3温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温度在-1000C时，因此施工在当地气温00C前一个月结束，以防在不利季节产生严重温缩 4干缩的最不利情况是石灰稳定土成型初期，因此，要重视初期养护，保证石灰土表面处于潮湿状况，禁防干晒 5石灰稳定土施工结束后要及早铺筑面层，使石灰土基层含水量不发生大变化，可减轻干缩裂缝 6石灰稳定土中集料，使其集料含量在60%70%，使混合料满足最佳组成要求，不但可以提高强度和稳定性，而且具有较好的抗裂性 7基层的缩裂会反射到面层，为了防止基层裂缝的反射，国内外常采取一下措施：设置联结层。设置沥青碎石或沥青贯入式联结层，是防止反射裂缝的有效措施 铺筑碎石隔离过渡层。在石灰土与沥青面层间铺筑厚1020cm的碎石层或玻璃纤维网格，可减轻反射裂缝出现石灰剂量:石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量=石灰质量/干土质量。水泥稳定类基层：水泥稳定细颗粒土（砂性土 粉性土或粘性土）水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层，但水泥不能做二级和二级公路以上路面的基层。影响强度的因素土质： 试验和生产实践证明，用水泥稳定级配良好的碎石和砂，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少；其次是砂性土；在次之是粉性土和粘性土。重粘土难于粉碎和拌合，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17.铺设沥青路面的方法：1层铺法 2路拌法 3厂拌法透层： 透层是为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层粘层：粘层是为了加强路面沥青与沥青层之间，沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄膜。沥青路面的强度特性： 为了保证沥青路面具有必要的强度和稳定性，应考虑在各种不利条件影响下的情况。主要有：高温稳定性 低温抗裂性 抗疲劳稳定性 水稳定性 耐久性 1夏季高温时不致因强度过分降低，初相拥包，推移等病害 2冬季时不致因材料过于脆硬，出现低温裂缝 3在车辆的重复作用下，有足够的抗疲劳损坏能力 4潮湿季节和地区不致因水的影响出现松散，裂缝及沥青从石子上剥落 5沥青路面性质不随时间而迅速变化，以致影响到路面的使用寿命表征沥青混合料力学强度的参数：抗拉强度 抗剪强度和抗压强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪强度和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。（）沥青混合料的粘结力取决于：主要的是沥青粘滞度，沥青含量与矿粉含量的比值，以及沥青与矿料相互的特性。沥青的粘滞性越高，粘结力就越大，能使沥青混合料的粘滞阻力增大，具有较高的抗剪强度。沥青的含量增加，矿料颗粒间的只有沥青增加，沥青混合料的粘结力随即下降，沥青与矿料的相界面上，由于分子的吸附作用，沥青的粘结度高。矿料的比表面积和矿料周围沥青膜的厚度对沥青混合料的粘结力有很大影响，矿料颗粒越小，比表面积越大，包覆矿料颗粒的沥青膜越薄，粘结力就越大。沥青表面活性越强，对矿料的亲和力就越好，粘结力就越大，碱性的矿料与沥青粘结时，会发生化学吸附过程，会在矿料表面形成新的化合物，因而较高，酸性矿料不会形成吸附作用，粘结力就低。抗拉强度： 直接拉伸试验或间接拉伸劈裂试验测定（）抗拉强度影响因素：沥青混合料在低温下的抗拉强度同沥青的性质，沥青含量，矿质混合料的级配，测试时的温度等因素有关。试验表明，沥青的粘滞度越大，或沥青含量较大，沥青混合料具有较高的抗拉强度。密级配混合料的抗拉强度较开级配混合料高。在低温下沥青混合料的抗拉强度随温度降低而提高，形成一个峰值，低于脆化点后则强度下降。沥青混合料是一种弹性-粘塑形材料 蠕变：材料在固定的应力作用下，变形随时间而发展的过程 应力松弛：变形物体在恒定应变下应力随时间而自动降低的过程，这是由于物体内部流动而产生的结果。（）提高沥青混合料的高温稳定性：可采用提高粘结力和内摩阻力的方法，在混合料中增加粗矿料含量，或限制剩余空隙率，使粗矿料形成空间骨架结构，就能提高混合料的内膜阻力。适当地提高沥青材料的粘稠度，控制沥青与矿粉的比值严格控制沥青的用量，采用具有活性的矿粉，以改善沥青与矿粉的相互作用就能提高混合料的粘结力。此外在沥青混合料中使用掺入聚合物改性的沥青，也能取得满意的效果。沥青路面的低温缩裂分为两类：（1）温度下降而造成路面的开裂，它与沥青混合料的体积收缩有关，这种裂缝是由表面开始发裂而逐渐发展成为裂缝，（2）路基或者基层收缩与冰冻共同作用而产生的裂缝，这类裂缝是从基层开始逐渐反映到沥青面层开裂应力-应变四个因素：St,T劲度模量施加的应力总应变t荷载作用时间T材料的温度车辙的试验条件：车辙试验是在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上，用固定的荷载的橡胶轮反复行走后，测定其在变形稳定期每增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。试验温度60C，轮压为0.7MPa，寒冷地区用45C或其他温度，开始时间在45-60min之间，试件尺寸为长300mm，宽300mm，厚50mm。当量圆的半径的确定：= Pp P-作用在车轮上的荷载 p-轮胎接触压力 -接触面当量圆半径 双圆荷载当量圆直径d=4Pp 单圆荷载的当量圆直径D=8Pp =2d轴载换算的原则：（1）换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态，路面弯沉为L1，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的次数N2，弯沉值为L2。此时甲乙两种轴载作用是等效的，则应按此等效原则建立两种轴载作用的次数之间的换算关系，（2）对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。标准轴载P的当量作用次数N：轴载大于25KN P标准轴载，100kN N设计年限初始标准轴载的当量轴次，次/日 ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 Pi被换算车辆的各级轴载,kN k被换算车辆的类型数 C1轴数系数，C1=1+1.2(m-1),m是轴数，当轴间距大于3m时，按单独一个轴载计算，当轴间距小于3m时，应考虑轴数系数； C2轮组系数，单独组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38轴载大于50KN 轴数系数，=1+2（m-1）轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.38设计年限内累计交通量Ne： 设计年限内一个车道上标准轴载的累计当量轴载（交通量）/次 设计年限的初始年标准轴载平均当日当量轴次（交通量），次/日 设计年限内交通量年平均增长率，% 设计年限内交通量平均增长率，% t设计年限，年 车道轴载分配系数：单车道取1.0，双车道取0.50，混合交通取0.70，四车道取0.40.5，六车道取0.30.4基层与面层的模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比宜为0.08-0.4.沥青混凝土的破坏状态： 沉陷 车辙 疲劳开裂 推移 低温缩裂 容许拉应力R按下列计算： R=spKs R-路面结构层材料的容许拉应力，MPa sp-沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度，MPa，对沥青混凝土系数指15C时的劈裂强度，对水泥稳定类材料为龄期90d的劈裂强度，MPa，对二灰稳定类，石灰稳定类的材料龄期为180d的劈裂强度，水泥粉煤灰的龄期为120d。 Ks-抗拉强度结构系数路面设计弯沉值：我国沥青路面设计除了以路面设计弯沉为设计控制指标之外，对高等级路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。 mR LrLd 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1，沥青表面处为1.2，中、低级路