路基路面复习课

本课程的内容：2021/10/10星期日1

课程的具体内容概论路基工程部分路基的力学特点及影响因素一般路基设计路基边坡稳定性分析路基防护与加固挡土墙设计路基排水设计2021/10/10星期日2

课程的具体内容路面工程部分路面结构组成路面材料的力学性质块料路面、碎砾石路面无机结合料稳定路面沥青路面及其设计方法水泥混凝土路面及其设计方法2021/10/10星期日3本课程的重点和难点:（1）边坡稳定性分析；（2）挡土墙设计；（3）沥青路面结构设计理论与方法；（4）水泥路面设计理论与方法。

课程的具体内容2021/10/10星期日4§1-1、路基路面的性能要求1.承载能力

包括强度和刚度两个方面。2.稳定性在地表上开挖或填筑路基，会改变原地面地层结构的受力状态，从而造成路基失稳；大气降水、大气周期性变化对稳定性的影响。3.耐久性道路工程有较长的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。5.表面抗滑性能

保证车轮与路面之间有足够的附着力和摩擦力，以增加行车安全。§Ⅰ概论2021/10/10星期日5公路用土一般根据土的颗粒粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质的含量、土的塑性指标等进行划分；我国的公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况进行土类划分。土的种类：我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为11种。§1-2、路基土的分类2021/10/10星期日6各类土的工程性质1、巨粒土：强度和稳定性很高，是筑路的良好材料，也可用于砌筑边坡。2、级配良好的砾石混合料：除可填路基外，可用于中级路面或高级路面的基层、底基层。3、砂土：无塑性，强度与水稳性好，但粘结性小，易松散，可掺少量粘土，利于压实。4、砂性土：既有一定数量粗颗粒，又有一定数量的细粒，级配适宜，为理想的填料。2021/10/10星期日75、粉性土：毛细作用强烈，易造成冻胀翻浆，属于不良公路用土。6、粘性土：在适合含水量下应充分压实和在良好的排水条件下，筑成路基也能稳定。7、重粘土：不透水，粘聚力特大，塑性很大，干燥时很坚硬，施工难开挖与破碎。

作为路堤填料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料，重粘土也为不良材料。此外，还有一些特殊土类，如有特殊结构的土、含有机质的土以及易溶盐的土等，用以填筑路基时必须采取相应的技术措施。2021/10/10星期日8分三级区划：1.一级区划：按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带考虑冰冻、水热平衡和地理位置分为北部多年冻土区、东部温润季冻区、黄土高原干湿过渡区、东南湿热区、西南潮暖区、西北干旱区和青藏高寒区等七个大区；2.二级区划：在一级区划的基础上，以潮湿系数K（年降雨量R/年蒸发量Z）为主要指标（分6个等级），还考虑气候特征、地貌类型、自然病害等因素，将全国划分为33个二级区划和19个副区，共52个二级区划。3.三级区划：在二级区划基础上，由各地区根据当地具体情况再自行划定。§1-3、公路自然区划2021/10/10星期日9各自然区划的筑路特点Ⅰ区——北部多年冻土区：道路设计原则——保温。Ⅱ区——东部湿润季冻区：路面结构要突出——防冻胀 与翻浆。Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区：筑路的主要问题是黄土 的冲蚀与遇水湿陷。Ⅳ区——东南湿热区：筑路的主要问题是水毁、冲刷和 滑坡。Ⅴ区——西南潮暖：该区土基软湿，注意路基整体稳定 性。Ⅵ区——西北干旱区：气候干燥，可采用沥青混凝土层 解决砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地区风蚀和沙埋。Ⅶ区——青藏高寒区：有多年冻土，注意保温设计，且 沥青路面在日照下易老化。2021/10/10星期日10路基干湿类型划分方法（1）已建公路：不利季节测定路床80cm内土层的含水 量，确定其平均稠度；按自然区划、土类查表确定 分界稠度；比较平均稠度与分界稠度，确定干湿类 型。平均稠度计算方法：于路槽底面以下80cm内，每10cm取土样测定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，按下式计算： §1-4、路基干湿类型2021/10/10星期日11与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度H。即：H1相对应于wc1，为干燥和中湿状态的分界标准；H2相对应于wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准；H3相对应于wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。临界高度参考值（见教材P19）（2）新建公路：用路基的临界高度作为判别标准。新建道路时，按自然区划、土类查表确定分界路基临界高值，以此作为判别标准，与路基设计高度作比较，确定路基干湿类型。2021/10/10星期日12路基干湿类型路基平均稠度wc与分

界相对稠度的关系一般特性干燥wc

≥wc1路基干燥稳定，路面强度和稳定性不受地下水和地表积水影响。路基高度H≥H1中湿wc1>wc

≥wc2路基上部土层处于地下水或地表水影响的过渡带区内，路基高度H2≤H<H1潮湿wc2

≥wc

≥wc3路基上部土层处于地下水或地表积水毛细影响区内，路基高度H3≤H<H2过湿wc

<wc3路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区弹簧，路基经处理后方可铺筑路面，路基高度

H<H3原有公路新建公路2021/10/10星期日13标准轴载的确定

标准轴载－－作为路面交通分析和结构设计的轴重，

其它轴重要按一定的原则换算为设计的轴重。

确定方法：1、我国采用BZZ--100KN为标准轴载。§1-5、行车荷载2021/10/10星期日14当量圆半径δ可以按下式确定。因为式中：P——作用在车轮上的荷载，kN；p——轮胎接触压力，kPa； δ——接触面当量圆半径，m。

P

p

车轮荷载当量圆半径2021/10/10星期日15对于双圆式对于单圆式对于BZZ-100kN,P=700kPa所以,d=0.213m,D=0.320m2021/10/10星期日16路基工程部分路基的力学特点及影响因素一般路基设计路基边坡稳定性分析路基防护与加固挡土墙设计路基排水设计§Ⅱ路基部分2021/10/10星期日17

§1-1路基工作区

概念：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1／10～1／5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。 确定：路基工作区深度Za可以用下式计算。3KnP

Za

§1路基的力学特点2021/10/10星期日18§1-2土基的承载能力

路基作为路面结构的基础，它的抵抗车轮荷载能力的大小，主要决定于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力。用于表征土基承载力的主要参数指标： 回弹模量 地基反应模量 加州承载比(CBR)2021/10/10星期日19基本内容：1、路基的类型与构造；2、路基设计；3、路基附属设施。重点：路基设计。§2一般路基设计2021/10/10星期日20§2-1路基的类型与构造2021/10/10星期日21§2-2路基设计2021/10/10星期日22§2-3路基附属设施1、取土坑与弃土堆2021/10/10星期日23§2-3路基附属设施2021/10/10星期日243、堆料坪与错车道•1.堆料坪：路面养护用矿质材料就近选择路旁合适地点堆放备用。高等级路面一般采用集中堆放料场。•2.错车道：单车道公路由于双向会车和相互避让的需要，常每隔200～500m设置错车道一处。§2-3路基附属设施2021/10/10星期日25§3路基边坡稳定性分析基本内容：1、三类滑动面的基本验算方法；（直线滑动面的换算方法与示例、曲线滑动面的验算方法与示例、折线滑动面的验算）2、几种特定条件下的路基边坡稳定性验算。（浸水路堤的边坡稳定验算方法与示例、软土路堤的边坡稳定验算与示例）重点：直线滑动面的验算方法。2021/10/10星期日26§3-1直线滑动面的边坡稳定性分析2021/10/10星期日272021/10/10星期日282021/10/10星期日29§3-2

曲线滑动面的边坡稳定性分析2021/10/10星期日302021/10/10星期日312021/10/10星期日322021/10/10星期日332021/10/10星期日342021/10/10星期日35§4路基防护与加固基本内容：1、坡面防护；2、堤岸防护与加固。3、软土地基加固2021/10/10星期日36§5挡土墙设计基本内容：1、概述；（挡土墙的用途、类型与特点，重力式挡土墙的构造与布置，挡土墙的基础要求与类型）2、土压力计算；（作用于挡土墙的力系、特定条件下的土压力计算、土压力的简易计算）3、重力式挡土墙的设计与稳定性验算。（行车荷载的换算、滑动与倾覆稳定性、地基应力与墙身应力、示例）重点：重力式挡土墙的设计与稳定性验算。2021/10/10星期日37§5-1挡土墙土压力计算

一、作用在挡土墙上的力系主要力系有：1、挡土墙自重G及墙上恒载2、墙后土体的主动土压力Ea （包括作用在墙后填料破裂棱 体上的荷载，简称超载）3、基地的法向反力N及摩擦力T4、墙前土体的被动土压力Ep2021/10/10星期日38计算挡土墙压力Ea，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角θ。但是这在事先并不知道，必须进行试算。试算时，通常先假定破裂面位置通过荷载中心，按此图式及相应的计算公式算出θ角，与原假定的破裂面位置作比较，看是否相符。如与假定不符，应根据计算的θ角重新假定破裂面，重复以上计算，直至相符为止，最后根据此破裂角计算最大主动土压力。2021/10/10星期日39§5-2

车辆荷载的换算及计算参数车辆荷载换算（1）按墙高确定的附加荷载强度进行换算将汽车荷载按均布荷载考虑，换算成容重与墙后填料相同的均布土层。q：附加荷载强度：墙高小于等于2m,取20kN/m;墙高大于等于10m,取10kN/m墙高H在2～10m，进行线性内插2021/10/10星期日40（2）根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算。其中：2021/10/10星期日41•挡土墙的一般破坏形式及原因：

1)挡土墙沿基底滑动而造成的破坏（基底抗滑力不足）；

2)挡土墙绕墙趾转动所引起的倾覆（抗倾覆力矩不足）；

3)因基础产生过大或不均匀的沉陷而引起的墙身倾斜；

4)因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏。挡土墙验算§5-3重力式挡土墙设计2021/10/10星期日42•墙身截面强度验算时验算截面位置2021/10/10星期日43（一）增加抗滑稳定性1.设置倾斜基底3.采用人工基础2.采用凸榫基础4.加大挡墙尺寸（二）增加抗倾覆稳定性的方法

1.展开墙趾 2.改变墙面及墙背坡度 3.改变墙身断面类型 4.加大挡墙尺寸（三）提高基底承载力或减小基底应力1.采用人工基础2.采用扩大基础§5-4

、增加挡土墙稳定性的措施2021/10/10星期日44路基排水工程地面排水地下排水1.边沟2.截水沟3.排水沟4.跌水与急流槽5.倒虹吸与渡水槽6.蒸发池1.暗沟2.渗沟3.渗井盲沟管式渗沟洞式渗沟§6路基路面排水设计2021/10/10星期日451)路界地表排水：

(1)路面表面排水横坡漫流、拦水带+急流槽、u形沟+急流槽 (2)中央分隔带排水中央分隔带渗水、超高路段排水2)路面内部排水：

(1)路面边缘排水

(2)透水基(垫)层排水

(3)多孔隙面层排水路面排水工程：2021/10/10星期日46路面工程部分路面结构组成路面材料的力学性质块料路面、碎砾石路面无机结合料稳定路面沥青路面及其设计方法水泥混凝土路面及其设计方法§Ⅲ路面部分2021/10/10星期日47§1-1、路面横断面路面横断面由行车道、硬路肩和土路肩组成。随道路等级不同而不同。§1路面结构组成2021/10/10星期日48§1-2、路面结构分层及层位功能行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，所以路面结构常分层铺筑，划分为面层、基层、垫层。路面结构层次划分示意图i－路拱横坡度；1－面层；2－基层（有时包括底基层）；3－垫层；4－路缘石；5－加固路肩；6－土路肩2021/10/10星期日49一、路面类型【按照材料组成分类】土路面砂石路面块体路面沥青路面水泥路面复合式路面§1-3、路面的等级与分类2021/10/10星期日50二、等级划分

按使用品质、材料组成及结构强度与稳定性，路面 分为四级2021/10/10星期日51三、路面分类按结构的力学性能和设计方法的相似性分类：1、柔性路面2、刚性路面3、半刚性路面2021/10/10星期日52松散碎（砾）石料类别§2块料路面、碎砾石路面2021/10/10星期日53(一)纯碎石材料—按嵌挤原则产生强度1.强度构成：主要取决于剪切面上的法向应力和材料的内摩阻角。由三项因素构成：a.粒料表面的相互滑动摩擦；b.体积膨胀而需克服的阻力；c.粒料重新排列需克服的阻力。2.破坏形式：颗粒间产生相对运动。3.与强度相关的材料因素：形式、尺寸、均匀性、粗糙度、压实程度(下层的刚度和边缘约束情况)等。4.特点：透水性好，不易冰冻、不易压实。2021/10/10星期日54(二)土-碎(砾)石混合料—按嵌挤原则或密实原则产生强度1.强度构成：主要靠颗粒之间通过压实而得到嵌挤 (锁结)作用，同时还部分依靠细料所提供的粘结作用。2.与强度和刚度相关的因素：颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度以及细料的物理性质。3.强度组成原则：根据粗集料和细集料的比例不同，组成强度的原则不同。a.含少量或不含细料：按嵌挤原则；b.含适量的细料：按骨架密实原则；c.含大量细料：按密实原则。2021/10/10星期日55块料路面的强度构成：主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。§2-2、块料路面2021/10/10星期日56§3无机结合料稳定路面基本内容：

石灰土基层（特性，强度形成原理）；水泥土基层（特性，强度形成原理）；工业废渣基层（种类，使用）。重点：石灰土、水泥土基层的特性、强度形成原理。2021/10/10星期日57§3-1石灰稳定类基层(底基层)石灰稳定类基层--在粉碎的土和原状松散的土(包括各种 粗、中、细粒土)中掺入适量的石灰和水，按照一定 技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、压实及养 生，其抗压强度符合规定要求的路面基层。一、石灰稳定土强度形成原理1)离子交换作用--石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用。高价阳离子置换低价阳离子，结合水膜变薄，土粒靠得更近，塑指减小，粘性降低。使土发生初期变化的主要原因。2)结晶作用--生成氢氧化钙结晶网格，具有水硬性。2021/10/10星期日583)火山灰作用--熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应，是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因。4)碳酸化作用--在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用，大大提高了土的强度和整体性。

初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。2021/10/10星期日59一、强度形成原理1)水泥的水化作用在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度主要来源。 硅酸三钙：2C3S十6H20→C3S2H3十3CH 硅酸二钙：2C3S十4H2O→C3S2H3十CH 铝酸三钙：C3A十6H2O→C3AH6

铁铝酸四钙：C4AF十7H2O→C4AFH7

水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包覆连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来。§3-2水泥稳定类基层2021/10/10星期日602)离子交换作用

水泥水化后形成高浓度Ca(OH)2溶液中的Ca2+替换粘土颗粒表面的低价钾、钠离子。这与石灰土的一样。3)化学激发作用

Ca(OH)2对粘土矿物的激发作用，将进一步提高水泥稳定土的强度和水稳定性。

4)碳酸化作用

Ca(OH)2十CO2十nH2O＝CaCO3十(n十1)H2O 碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，也可以对土的基体起到填充和加固作用。2021/10/10星期日61一.工业废渣基层的主要类型石灰煤渣基层(简称二渣)——用煤渣和石灰按一定配合比、加水拌和、摊铺、碾压而成的基层。在二渣中加入一定量的粗骨料成为三渣。石灰水淬渣基层(简称水淬渣基层)——水淬化铁炉渣与石灰按一定配合比混合，加水拌匀、摊铺、碾压而成的基层。石灰粉煤灰土基层(二灰土)——以石灰、粉煤灰与土按一定配合比混合，加水拌匀、摊铺、碾压并养护而成型的一种基层结构。§3-3工业废渣基层2021/10/10星期日62二.强度形成CaO(或MgO)+H2O→Ca(或Mg)(OH)2CaO(或MgO)+H2O＋CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2→xCa(或Mg)O·ySiO2·zH2OCa(或Mg)(OH)2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zH2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zSiO2·wH2O2021/10/10星期日63§4沥青路面及其设计方法重点：柔性路面结构组合设计；

我国现行柔性路面厚度设计方法、强度指标。2021/10/10星期日64§4-1

概述2021/10/10星期日65§4-1

概述2021/10/10星期日66§4-1

概述2021/10/10星期日67§4-1

概述2021/10/10星期日68§4-1

概述2021/10/10星期日69§4-1

概述2021/10/10星期日70§4-2

弹性层状体系理论2021/10/10星期日71§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日72§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日73§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日74§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日75§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日76§4-3

沥青路面设计方法2021/10/10星期日77§4-4沥青路面改建设计2021/10/10星期日78注意：2021/10/10星期日79§4-5多层路面换算（1）计算弯沉时的多层路面换算（2）计算上层底面拉应力的多层路面换算（3）计算中层底面拉应力的多层路面换算2021/10/10星期日802021/10/10星期日81§5水泥混凝土路面及其设计方法1、刚性路面的工作特征；2、刚性路面的计算参数；3、弹性地基板理论；（荷载应力与温度应力）4、我国刚性路面板厚设计方法；5、刚性路面板平面尺寸设计。（平面尺寸拟定，应力验算）基本内容：1、我国刚性路面板厚设计方法；重点：2021/10/10星期日82§5-1概述

一、水泥混凝土路面的类型1.定义:采用水泥混凝土作为面层材料的一种路面。2.类型:1)普通混凝土（素混凝土）2)钢筋混凝土3)连续配筋混凝土4)预应力混凝土5)装配式混凝土6)钢纤维混凝土7)混凝土小块铺砌2021/10/10星期日83§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日84§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日85§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日86§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日87§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日88§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日89§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日90§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日91§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日92§5-2接缝的构造与布置2021/10/10星期日93水泥混凝土路面平面布置图缩缝＋传力杆纵缝＋拉杆胀缝＋滑动传力杆＋角隅钢筋2021/10/10星期日94§5-3水泥路面设计概述2021/10/10星期日95§5-4水泥路面的应力分析2021/10/10星期