道路路基工程

1、道路路基工程自学指导书及课程设计任务东南大学交通学院二六年一月一、本课程教学大纲(一课程的性质与目的本课程是交通土建工程本科专业必修的专业核心课之一,主要论述道路路基工程的基本理论和基本知识,它与路面工程是有机的整体,两部分共同构成以地基为基础的道路结构。开设本课程的目的是使学生在学习道路建筑材料、土质学与土力学以及道路勘测设计的基础上,进一步掌握一般道路路基工程的结构组成、材料选择及结构设计计算原理与方法,使其掌握一般路基工程的设计计算、路基稳定性设计、路基挡土墙设计及路基排水设计等内容,并在路基施工方法、路基防护与加固及路基工程有关设施等方面具有必要的基本知识,从而具有路基工程设计、施工、

2、养护和质量监测的基本能力,为在实际工作中的应用打下坚实的基础。(二课程内容的教学要求1、绪论:了解路基工程的特点,路基的作用,路面对路基的依赖关系,路基路面整体强度与刚度的影响因素;掌握路基土的分类、路基工作区、土基强度(刚度指标、路基临界高度、相对含水量与干湿类型;了解公路的自然区划;理解路基的变形与破坏方式及原因,初步了解路基病害的防治措施。2、一般路基设计:熟练掌握路基典型横断面组成及一般路基设计要点;了解路基的基本构造要素及主要附属设施;理解路基压实的意义与作用机理、影响路基土压实效果的主要因素;掌握土基压实度与压实标准要求。3、路基边坡稳定性设计:应熟练掌握直线法和圆弧法验算路基的边

3、坡稳定性;能进行陡坡路堤的稳定性验算;理解并掌握浸水路堤的稳定性验算。4、路基防护与加固:了解路基的坡面防护与冲刷防护的类型与方法,初步掌握地基加固的类型与方法。5、挡土墙设计:掌握挡土墙的用途、类型与使用条件;能熟练进行挡土墙的土压力计算;能进行重力式挡土墙的构造、设计与稳定性验算;了解轻型挡土墙的基本知识。6、路基路面排水设计:掌握路基排水要求及设计的一般原则;了解地面排水设施的构造与布置;理解明渠的水文水力计算。7、土质路基施工:了解土质路基施工要点,掌握路基压实的基本原理及影响因素。(三课程设计及实习的要求对于课程内容的计算实践通过课程设计进行锻炼提高。设计涉及路基稳定性分析、挡土墙的

4、土压力计算及挡墙设计等内容。路基稳定性验算安排在上课期间在课外进行设计计算,计入课程成绩;其它设计内容集中安排,单计学分。实践性较强的施工内容及叙述性强的重要内容,要求学员利用工作时间,结合工作实际及生产自行体会,不集中安排实习。着重需要解决以下内容:路基下不同地基情况的处理技术、路基土方的铺筑与压实施工、桥头及涵洞的填土技术、路堑与路堤的不同施工技术、路基工程有关附属设施的构造与施工等。(四能力培养的要求1、分析能力的培养:主要是对不同路基病害的分析与处理措施能力培养,同时也要注意培养对路基不同结构与材料的设计、施工质量及管理内容的理解。2、计算能力的培养:要求学生通过本课程的学习,具备分析

5、路基稳定性与边坡设计、进行地基加固的计算方法选择、挡土墙的确定与计算分析等分析与计算能力。3、自学能力的培养:通过本课程的教学,要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收和灵活运用的能力,并要求其能围绕课程教学,阅读相关的参考书籍和资料,自我扩充知识领域。4、表达能力的培养:主要要求其通过作业和课程设计,完整、全面地表达自己解决问题的方案、步骤及实现效果。5、创新能力的培养:培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯,要求其能结合专业提出多方面的存在问题,并能进行解决途径的初步探索,能够针对简单问题进行分析解决。(五建议学时分配课程内容讲课习题或讨论课程设计实习及实践绪论 5一般路基设计 6

6、路基边坡稳定性设计 6 5(课外安排路基防护与加固 210(集中安排挡土墙设计 8路基路面排水设计 3土质路基施工 2考试 2总学时 34 15 (六考核方式与成绩评定本课程以闭卷考试方式进行考核,总评成绩=平时成绩(包括出勤、作业及设计+考试成绩。平时成绩:平时出勤及作业占15%,路基稳定性设计作业占5%,考试成绩占80%。(七教材及参考书1.教材: 邓学钧 主编. 路基路面工程. 北京:人民交通出版社2.参考书:1姚祖康 编著. 道路路基和路面工程. 上海:同济大学出版社2中华人民共和国行业标准. 公路路基设计规范. 北京:人民交通出版社3中华人民共和国行业标准. 公路路基施工规范. 北京

7、:人民交通出版社4方左英 主编. 路基工程. 北京:人民交通出版社二、自学指导书(一本课程的学习方式与要求本课程与工程实际密切相关,侧重于道路路基工程的基本理论和计算方法的论述,希望学员结合自身的工作实践,认真学习掌握基本知识,并结合相关的设计与施工技术规范,在工作中做到全面理解、灵活运用、学以致用。本课程为函授教学模式,由于内容较系统、深奥,因此需要学员先以自学方式基本理解课程内容,完成相应的作业,遇到问题或难以理解的内容可通过电子邮件或电话向课程教师求助;自学半年后到学校进行集中授课,再通过课堂讲解及师生交流全面掌握要求的内容。为便于学员安排学习计划,这里列出各部分内容的阅读时间建议及具体

8、的自学周列表供自学参考(见表1和表2。表1 路基工程各部分自学时间总体安排序号主要内容包含章节阅读时数(h作业时数(h§1-1,§1-2,§1-3,§1-4,§1-5,§1-61 绪论§2-2、§2-3、§2-4、§2-5162 一般路基设计CH3 163 路基边坡稳定性设计CH4 184 路基防护与加固CH5 85 挡土墙设计CH6 286 路基路面排水设计CH7 127 土质路基施工CH8 8表2 路基工程自学周历表 周 次 每周自学章节及内容 阅读时数(h自学巩固思考 作业时数(h 寄交作

9、业§1-1 道路工程发展概况 1§1-2 路基路面工程的特点 1 §1-3 影响路基路面稳定的因素 1第一周 §1-4 路基土的分类 3思考题13 §1-5 公路自然区划 2 第二周 §1-6 路基水温状况及干湿类型 2思考题45 §2-2 环境因素对路面结构的影响 2§2-3 土基的力学强度特性 2 §2-4 土基的承载能力 1第三周 §2-5 路基的变形、破坏及防治 1思考题69 §3-1 路基设计的一般要求 1§3-2 路基的类型与构造 3 第四周 §3-3

10、路基设计思考题1012§3-3 路基设计 10第五周 §3-4 路基附属设施 2 思考题1321第六周 §4-1 边坡稳定性分析原理与方法 10 思考题2229作业题4§4-2 陡坡路堤稳定性 4 第七周 §4-3 浸水路堤稳定性 4思考题3034 作业题5第八周 CH5 路基防护与加固 8 思考题3538§6-1 概述 3 第九周 §6-2 挡土墙土压力计算 思考题3942 第十周 §6-2 挡土墙土压力计算 8 思考题4345 作业题6第十一周 §6-3 挡土墙设计思考题4651第十二周 §

11、6-3 挡土墙设计 9 思考题5254§6-4 浸水路堤挡土墙设计 2§6-6 轻型挡土墙 3 第十三周 §6-7 加筋土挡土墙 3思考题5558第十四周 §7-1 路基路面排水要求及设计原则 5 思考题5960 §7-2 路基排水设备的构造与布置 3§7-3 路面排水设计 2 第十五周 §7-4 明渠的水文水力计算 2 思考题6168第十六周 CH8 土质路基施工 8为使函授学习达到教学效果,要求学员做到:(1根据教学大纲及自学指导书,按进度要求认真自学教材内容(为巩固自学效果,建议再参考公路路基设计规范、公路路基施工技术

12、规范和公路排水设计规范等内容,对路基设计的完整技术要求与规定进行全面理解;(2结合自学指导书中编有的自学思考题,进行自我测评,掌握课程内容重点;(3认真完成规定的课程作业(作业部分计入平时成绩。(二自学思考题1、路基结构承载能力包含哪两个方面?各反映结构的哪些特征?与路面的病害有何关联?2、为什么要对路基进行特别重视?其稳定过程受哪些因素影响?3、我国公路用土是如何进行类型划分的?土的粒组如何区分?4、我国公路自然区划的原则是什么?各自然区划的道路设计应注重的特点有何差别?5、名词解释:路基干湿类型;路基临界高度;路基冻涨与翻浆。6、何谓路基工作区?当工作区深度大于路基填土高时应采取何措施?为

13、什么?7、车辆荷载重复作用对路基产生的影响有哪些结果?其取决因素有哪些?8、何为CBR?其反映结构材料的什么特性?9、路基病害的主要类型及其产生的主要原因?10、名词解释:路堤;路堑;一般路基;路基高度;路基宽度;路基边坡坡度;路基土的压实度11、保证路基稳定性的一般技术措施包括哪些方面?12、何谓矮路堤?在什么情况下使用矮路堤?为什么?选用该种形式路堤有何利弊?设计上要注意什么问题?13、名词解释:特殊路基;折线形边坡;反压护道;台口式路基;碎落台;最小填土高度;路基极限高度。14、一般路基的设计包含哪些主要内容?15、一般路堤的横截面尺寸如何设计?16、什么情况下的路堤需要设置边沟?为什么

14、?17、在什么情况下路基边坡不宜过缓?为什么?在该种情况下应按什么原则确定边坡值?18、选定路基填筑高度主要考虑什么因素?19、路基土有何压实特性?20、一般路基工程的附属设施包括哪些内容?21、何谓截水沟(又称天沟?有何作用?请绘图表示出他的设置位置?22、名词解释:荷载当量土柱高度;临界圆弧;圆心角。23、路基稳定性设计中所用各种近似方法的基本假定?24、分别指出路堑与路堤边坡稳定性验算时所需土的实验资料有哪些?25、行车荷载是怎样计入路基边坡稳定性计算的?26、路基边坡稳定性验算的目的何在?27、指出非浸水路堤边坡稳定性验算时,圆弧滑动面条分法计算中抵抗力矩与滑动力矩的各组成部分。在什么

15、情况下小条块沿滑动面的切向分力也起抗滑作用?28、简述圆弧法验算边坡稳定性时,确定滑弧圆心轨迹的辅助线的基本方法?29、已知某土质边坡的破裂面及其对应的K值,现问如何确定最危险的破裂圆弧?又如何评价该路基断面边坡的稳定性?30、何为陡坡路堤?如何进行陡坡路堤的稳定性分析计算?31、绘简图表示河滩浸水路堤内渗透浸润曲线的两种形式(两侧堤外水位相等及其成因,并分别标出两种情况下的渗透动水压力的方向及其对边坡稳定性的影响。32、如何确定河滩浸水路堤稳定性验算时的最不利条件?为什么?33、浸水路堤的稳定性验算与一般路堤有何不同?34、为什么粘土填筑的路堤,其边坡稳定性分析方法与一般路堤边坡稳定性分析方

16、法相同?35、路基的防护与加固的设施主要有哪些?36、边坡坡面植物防护有哪些主要方法?各适宜怎样的水流冲刷速度?边坡坡面工程防护有哪些主要形式?石砌护坡是否需要考虑其结构受力?37、冲刷的间接防护有哪些种类?如何应用?38、地基加固的方法有哪些?39、名词解释:各类挡土墙(重力式、横重式、扶臂式、锚杆式、锚碇板式;墙背填土的破裂角;最危险的破裂面;外摩擦角;襟边宽度;偏心矩。40、请说出库仑土压力理论在路基挡土墙计算中的几个基本假设及该理论的适宜使用场合。41、公路挡土墙计算中主要考虑何种压力?为什么?42、路基挡土墙计算中,破裂面交于荷载中部和交于路基顶面荷载内侧或外侧的土压力计算方法有何异

17、同点?43、路肩墙和路堤墙的主动土压力计算有何异同点?44、何种情况下会出现第二破裂面?45、挡土墙土压力计算中如何考虑车辆荷载的作用?46、挡土墙纵向布置有哪些主要内容?47、挡土墙设置排水措施的主要目的及其作用?48、挡土墙排水措施所包括的主要项目有哪些?49、挡土墙泄水孔设置要考虑什么要求?为什么干砌挡土墙不设泄水孔?50、挡土墙沉降缝及伸缩缝的设置目的及设置位置?51、对于土质地基,挡土墙埋置深度一般应满足哪些要求?52、何谓挡土墙的主要力系?它包括哪些项目?请用示意图表示一般地区、非浸水挡土墙的主要力系。53 挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或基地承载力不足时,应分别采用哪些改进措施?54

18、、当作用于挡土墙基底的合力偏心矩大于规定值时应该怎么办?55、季节性浸水地区挡土墙设计时,与一般挡土墙设计相比,还需多考虑哪些具体因素?56、薄壁式挡土墙有何结构特点及主要类型?57、加筋土挡墙的主要组成部分、结构性质及其作用原理、适用于何种形式的路基?58、提高加筋土挡土墙承载能力的方法?59、地表排水包括哪几部分?60、路基路面排水设计的原则?61、路基地面排水设备有哪些?如何区分边沟、排水沟和截水沟?62、路基地下排水设备有哪些?63、路面边缘设置拦水埂进行路表水的汇集集中排除有何优缺点?路面水满流排除有何好处?满流排水对边坡有何要求?64、何种情况下要设置路面内部排水系统?65、如何进

19、行路面边缘排水系统设置?66、排水边沟按明渠进行水力计算时,如何考虑其纵向排水坡度?67、何为倒虹吸?其设计原理如何?设置中应重点考虑什么?68、路基路面排水设计考虑的降水流量如何获得?(三课程自学作业1、利用公式:z =K ·P/Z²求算在标准轴载BZZ-100的一侧轮载作用下(P=50KN路基不同深度的应力值,并绘制z Z 曲线。深度Z (m 0.5 1.0 1.5 2.0应力z (Mpa 2、请求算:a 路基在标准轴载BZZ-100的一侧轮载的作用下(P=50KN,沿荷载线深2m处轮载所引起的应力z 与路基土的自重应力b 之比(1:n,写出n 的确切数值(小数点后保留

20、2位数;b路基工作区深度Z a (m的近似值,已知土的密度(容量r=18KN/m³。3、用表解法设计路堤边坡坡度(用1:m 表示。给定资料:边坡高度H=7.48m,土的密度(容量r=17KN/ m³,土的内摩擦角=24°,粘聚力C=10KPa,滑动圆弧通过坡脚,要求稳定系数K1.59(提示:请先用常规坡度起算。4、用剩余下滑力方法计算图中所示的折线路堤边坡的抗滑稳定性。已知: 1 路堤的几何参数如图所示,其中:707.0sin 1=,707.0cos 1=,1tan 1=,242.0sin 2=,970.0cos 2=,25.0tan 2=;2 土的强度参数为:,

21、D 15=kPa c 10=,;3/18m kN =3 作用在路堤上的超载2/10m kN q =3 抗滑安全系数 ; 25.1=K2图4.1 折线边坡抗滑稳定性分析5、用条分法设计浸水路堤的边坡值:已知路堤顶宽10.0m,高13.0m,护坡道宽2.0m,上半截高5m,下半截高8m,高水位时水位7m,两侧水位高相等(参见教材P92图4-18。路基填料为中液限粘土,根据实验得:干时,土的粘结力CC =39.2KPa(0.4Kg/cm²,饱和时的粘结力CB=11.76KPa(0.12Kg/cm²填料的内摩擦角:干时c=24°(tgc=0.45,饱和时B=20°

22、;,土的比重=2.548,干时土的单位重rc=17.64KN/m³(1.8t/m³,空隙率n=31%,水力坡降I=0.08。要求:1验算该浸水路堤边坡的稳定性,如安全系数Kmin不能满足安全要求(Kmin1.5时,应提出你的处理意见;2如采用防渗措施,则本题中的动水压力D=0,土体无浮力作用,请计算此情况下的安全系数Kmin,如Kmin1.5时,请提出你的改进意见。6、如图所示路堤挡土墙,利用库伦(Coulomb法来计算墙背填土的主动土压力和被动土压力。已知:1挡土墙墙背倾角为,墙背填土与水平面的夹角为,墙背填土的破坏棱体为ABC,破裂面BC与竖直线的夹角为。2墙背填土与墙

23、背的摩擦角为,土的内摩擦角为。 要求:1计算主动土压力时,在左上图中标出破坏棱体ABC受到的自身重力G、墙背的主动土压力的反力(注意作用点位置和破裂面上的反力R,并画出此时破裂棱体的平衡力三角形;aE2 计算被动土压力时,在右上图中标出破坏棱体ABC 受到的自身重力G 、墙背的被动土压力的反力(注意作用点位置和破裂面上的反力R ,并画出此时破裂棱体的平衡力三角形;p E 3 分析库仑(Coulomb 法的适用条件;4 对破坏棱体ABC 的受力分析,得到土压力的反力E 是破裂角的函数,即(f E =,通过求(E 的极值可以得到主动土压力和被动土压力。请问,主动土压力和被动土压力分别是(E 的极大值或极小值?