路基路面工程——路基的基本性质

1、 土土 巨粒土巨粒土特殊土特殊土细粒土细粒土粗粒土粗粒土 漂石土漂石土卵石土卵石土砾类土砾类土砂类土砂类土粉质土粉质土粘质土粘质土有机质土有机质土黄土黄土膨胀土膨胀土红粘土红粘土盐渍土盐渍土 200 60 20 50.50.250.07420.002（mm） 三、路基土的工程分级（三、路基土的工程分级（补充补充） （一）分级目的（一）分级目的 用于工程可行性研究或概、预算编制，用于工程可行性研究或概、预算编制， 工程施工难易程度评价和技术手段运用的依据工程施工难易程度评价和技术手段运用的依据 （二）分级依据（二）分级依据 凿岩机或人工钻孔凿岩机或人工钻孔1m所需要的时间所需要的时间较软较软 爆

2、破爆破1m3所需炮眼长度所需炮眼长度较坚较坚 （三）等级（三）等级 级级松土松土 级级普通土普通土 级级硬土硬土 级级软石软石 级级次坚石次坚石 级级坚石坚石 渗入路面渗入路面 渗入路肩渗入路肩 由路肩由路肩 由边沟由边沟 由较高处渗入由较高处渗入 地下水位地下水位 水汽移动水汽移动 由地下水由地下水 地下水位变动地下水位变动 冻胀冻胀翻浆翻浆 按照经验，给出按照经验，给出wc1、wc2、wc3,分别对应做为分别对应做为干燥、中湿、潮干燥、中湿、潮 湿、过湿湿、过湿的分界标准，叫做分界稠度。并通过针对各种土类的的分界标准，叫做分界稠度。并通过针对各种土类的 试验，确定类似下图的关系确定相应的分

3、界相对含水量试验，确定类似下图的关系确定相应的分界相对含水量w1、 w2、w3,和临界（或相对）高度和临界（或相对）高度h1、h2、h3 地下水位高度地下水位高度地下水位与土的平均稠度地下水位与土的平均稠度 地下水位与土的相对含水量地下水位与土的相对含水量 路基路基 路面路面 1. 车轮荷载作用下的垂直应力车轮荷载作用下的垂直应力： 2 5 . 21 D Z p z （2-10） 2. 路基自重作用下的垂直压应力：路基自重作用下的垂直压应力： Z B （2-11） 1. 路基工作区概念：路基工作区概念： 在路基某一深度在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土处，当车轮荷载引起的垂

4、直应力与路基土 自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/101/5时，时， 该深度该深度Za范围内的路基称为范围内的路基称为路基工作区路基工作区 2. 路基工作区深度路基工作区深度Za： 3 KnP Z a （一）（一）. 路基土变形路基土变形 弹性变形弹性变形 过大过大 疲劳开裂疲劳开裂 塑性变形塑性变形 过大过大 沥青路面车辙和纵沥青路面车辙和纵 向不平整向不平整 水泥混凝土路面板水泥混凝土路面板 块断裂块断裂 （二）（二）. 路基土应力路基土应力-应变特性研究应变特性研究 1. 压入承载板试验：压入承载板试验： 以一定尺寸的刚性承载板置于土基顶

5、面，以一定尺寸的刚性承载板置于土基顶面， 逐级加荷卸荷，记录所施加的荷载及引起的沉逐级加荷卸荷，记录所施加的荷载及引起的沉 降变形，绘出土基顶面压应力与回弹变形的关降变形，绘出土基顶面压应力与回弹变形的关 系曲线。系曲线。 （1）方法：）方法： （2）土基回弹模量计算：）土基回弹模量计算： l pD E 2 1 式中：式中：l 承载板的回弹变形，承载板的回弹变形，m 土体的泊松比土体的泊松比 E并不是常数并不是常数 2. 三轴试验：三轴试验： EE 31 1 2 土基的应力土基的应力-应变呈现应变呈现非线性特性非线性特性 3. 土基应力土基应力-应变的弹塑性性质应变的弹塑性性质 模量表示模量表

6、示 初始切线模量初始切线模量 切线模量切线模量 割线模量割线模量 回弹模量回弹模量 以一定应力级以一定应力级 位下的抗变形位下的抗变形 能力表征能力表征 回弹模量回弹模量、地基反应模量地基反应模量、参数指标参数指标加州承载比加州承载比 反映土基在瞬时荷载作用下的可反映土基在瞬时荷载作用下的可 恢复变形能力，可应用弹性理论恢复变形能力，可应用弹性理论 方法方法： 承载板法承载板法 1. 柔性压板：柔性压板： （1）接触压力为常量：）接触压力为常量： 2 a P rp （2）压板中心处挠度：）压板中心处挠度： E pa lr 2 0 12 （3）压板边缘处挠度：）压板边缘处挠度： E pa l a

7、r 2 14 2. 刚性压板：刚性压板： 土基顶面挠度为常量，接触压力随土基顶面挠度为常量，接触压力随r成马鞍形分布成马鞍形分布 4 12 2 E pa l 22 2 1 ra pa rp 2 00 1 2 i i l p a E 用温克勒地基模型描述土用温克勒地基模型描述土 基工作状态基工作状态 1. 地基反应模量地基反应模量K定义：定义： 根据温克勒地基假定，土基顶根据温克勒地基假定，土基顶 面任一点的弯沉面任一点的弯沉 L 仅与作用于仅与作用于 该点的垂直压力该点的垂直压力 p 成正比，而成正比，而 同相邻点处压力无关，则压力同相邻点处压力无关，则压力p 与弯沉与弯沉 l 之比称为地基反

8、应模之比称为地基反应模 量量K，即：，即：K = p / l kN/m3 2. 试验方法：承载板法试验方法：承载板法 板直径：板直径：76cm 加载方式：一次加载到位加载方式：一次加载到位 施加荷载量施加荷载量 地基较软弱：用地基较软弱：用0.127cm的弯沉量控制荷载的弯沉量控制荷载 地基较坚实：以单位压力地基较坚实：以单位压力p70kPa控制荷载控制荷载 载荷板直径影响：载荷板直径影响： 直径越小，直径越小，K值越大值越大 K76 = 0.4K30（2-25） 地基回弹反应模量：地基回弹反应模量： KR = 1.77K （2-26） 1. 加州承载比定义：加州承载比定义： 承载力以材料抵抗

9、局部荷载压入变形的能力表征，承载力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征， 并采用高标准碎石为标准，以它们的相对比值表示并采用高标准碎石为标准，以它们的相对比值表示 2. 试验方法：试验方法： 用端部面积为用端部面积为19.35cm2的标准压头，的标准压头， 以以0.127cm/min的速度压入土中，的速度压入土中， 记录每贯入记录每贯入0.254cm的单位压力，的单位压力， 直至压入深度为直至压入深度为1.27cm为止，则：为止，则： 100 s p p CBR（2-27） 1. 路基沉陷路基沉陷 路基沉陷路基沉陷： 路基表面在垂直方向产生较大的沉落。路基表面在垂直方向产生较大的沉落。 路基沉

10、缩路基沉缩： 路基填料不当，填筑方法不合理，在路基内部路基填料不当，填筑方法不合理，在路基内部 形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作 用下，引起路基沉缩。用下，引起路基沉缩。 地基沉陷地基沉陷： 原天然地面承载力极低，路基修筑前未处理，在原天然地面承载力极低，路基修筑前未处理，在 路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出 2. 边坡滑塌边坡滑塌 溜方溜方： 由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。 滑坡滑坡： 一部分土体在自重作用下沿某一滑动面滑动。一部分土体在自重作用下沿某一滑动面

11、滑动。 边坡坡度过陡；边坡坡脚被冲刷淘空；边坡坡度过陡；边坡坡脚被冲刷淘空； 填土层次安排不当填土层次安排不当 边坡高度和坡度与天然岩土层次性质不边坡高度和坡度与天然岩土层次性质不 适应；粘性土层和蓄水的砂石层交替蕴适应；粘性土层和蓄水的砂石层交替蕴 藏；有倾向于路堑方向的斜坡层理存在藏；有倾向于路堑方向的斜坡层理存在 堤滑坡原因：堤滑坡原因： 堑滑坡原因：堑滑坡原因： 4. 路基沿山坡滑动：路基沿山坡滑动： 在较陡的山坡填筑路基，路基底部被水浸湿，坡在较陡的山坡填筑路基，路基底部被水浸湿，坡 角又未进行必要的支撑，在荷载作用下，整个路角又未进行必要的支撑，在荷载作用下，整个路 基沿倾斜的原地

12、面向下滑动，路基整体失稳。基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失稳。 5. 不良地质和水文条件造成的路基破坏：不良地质和水文条件造成的路基破坏： 公路通过不良地质条件（如泥石流、溶洞等）和公路通过不良地质条件（如泥石流、溶洞等）和 较大的自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致较大的自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致 路基大规模破坏。路基大规模破坏。 3. 碎落和崩塌：碎落和崩塌： 路堑边坡风化岩层表面，在大气温度、湿度以及路堑边坡风化岩层表面，在大气温度、湿度以及 冲刷、动力作用下，表面岩石从坡面剥落下来，冲刷、动力作用下，表面岩石从坡面剥落下来， 向下滚落。向下滚落。 正确设计路基横断面正确设计