2025年路基路面工程(本科)试题及答案

2025年路基路面工程(本科)试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.路基干湿类型划分的依据是（）A.土的天然含水量B.土的塑限含水量C.路槽底面以下80cm范围内土的平均稠度D.地下水位高度答案：C2.沥青路面结构中，直接承受车轮荷载并扩散应力的层次是（）A.垫层B.基层C.底基层D.面层答案：D3.水泥混凝土路面横向缩缝的构造形式通常为（）A.平缝加传力杆B.假缝加传力杆C.平缝加拉杆D.假缝加拉杆答案：B4.土基回弹模量测试中，最能反映土基在行车荷载作用下实际受力状态的方法是（）A.承载板法B.贝克曼梁法C.落锤式弯沉仪（FWD）法D.环刀法答案：C5.下列不属于半刚性基层材料的是（）A.水泥稳定碎石B.石灰粉煤灰稳定土C.级配碎石D.水泥粉煤灰稳定砂砾答案：C6.路基边坡稳定性分析中，瑞典圆弧法忽略的力是（）A.土条间的法向力B.土条间的切向力C.滑动面上的摩擦力D.土体自重答案：B7.沥青路面设计中，验算沥青层底拉应力时，采用的力学模型是（）A.弹性层状体系B.文克勒地基模型C.弹性半空间体D.有限元模型答案：A8.水泥混凝土路面胀缝的间距一般为（）A.10-20mB.20-40mC.40-60mD.60-80m答案：B9.路基压实度的定义是（）A.现场实测干密度与最大干密度的比值B.现场实测湿密度与最大湿密度的比值C.现场实测含水量与最佳含水量的比值D.现场实测孔隙率与标准孔隙率的比值答案：A10.下列关于路基临界高度的描述，正确的是（）A.路床顶面至地下水位的最小高度B.路床底面至地下水位的最小高度C.路槽底面至地下水位的最小高度D.路肩边缘至地下水位的最小高度答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.路基的主要病害类型包括路基沉陷、边坡滑塌、（）、（）和（）。答案：路基翻浆、路基冻胀、涎流冰2.沥青路面设计的两个主要控制指标是（）和（）。答案：路表设计弯沉值、沥青层底拉应力（或半刚性基层层底拉应力）3.水泥混凝土路面的接缝按功能分为（）、（）和（）。答案：胀缝、缩缝、施工缝4.土的压实特性主要与（）、（）和（）有关。答案：土的类型、含水量、压实功5.路面结构分层中，垫层的主要作用是（）、（）和（）。答案：排水、隔水、防冻（或扩散应力）6.路基边坡坡度的确定主要考虑（）、（）和（）等因素。答案：土的性质、边坡高度、水文条件7.沥青混合料的高温稳定性通常用（）试验评价，低温抗裂性用（）试验评价。答案：车辙、低温弯曲（或小梁弯曲）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述路基压实的主要影响因素及提高压实效果的措施。答案：主要影响因素包括：（1）土的类型：粘性土压实效果较差，砂性土易压实；（2）含水量：存在最佳含水量，此时压实度最大；（3）压实功：随压实功增加，最大干密度增大，最佳含水量减小；（4）压实厚度：过厚时下层难以达到要求压实度。提高措施：（1）选择合适压实机械（如粘性土用重型压路机，砂性土用振动压路机）；（2）控制含水量在最佳含水量±2%范围内；（3）分层填筑压实，每层厚度不超过30cm；（4）对特殊土（如高液限土）可采用改良处理（掺石灰、水泥等）。2.分析沥青路面产生车辙的主要原因及防治措施。答案：主要原因：（1）沥青混合料高温稳定性不足（矿料级配偏细、沥青标号过高）；（2）基层或土基强度不足，在荷载作用下产生塑性变形；（3）重载交通比例大，荷载重复作用次数多；（4）施工压实度不足，沥青层初始空隙率过大。防治措施：（1）采用抗车辙沥青（如改性沥青）；（2）优化矿料级配（采用骨架密实型结构）；（3）提高基层和土基强度（采用半刚性基层、加强路基压实）；（4）限制超载车辆通行；（5）严格控制施工质量（确保压实度≥98%）。3.简述水泥混凝土路面唧泥病害的形成机理及防治方法。答案：形成机理：当水泥混凝土路面板下基层存在细粒料（如土基或基层材料含泥量高），且路面接缝、裂缝处防水失效时，路表水渗入板下，在车辆荷载作用下形成动水压力，将基层细粒料带出，导致板底脱空，进一步加剧唧泥。防治方法：（1）设置完善的排水系统（如边缘排水、板底排水盲沟）；（2）采用透水性小的基层材料（如水泥稳定碎石）；（3）加强接缝密封（使用优质填缝料，定期更换）；（4）对已脱空板进行板底灌浆处理；（5）提高基层施工质量（控制细集料含量，确保基层密实度）。4.比较柔性基层与半刚性基层的特点（从强度形成原理、刚度、水温稳定性、反射裂缝、施工周期等方面）。答案：（1）强度形成原理：柔性基层（如级配碎石）依靠颗粒间嵌挤摩阻，无胶结作用；半刚性基层（如水泥稳定土）通过胶凝材料水化反应形成整体强度。（2）刚度：柔性基层刚度低，半刚性基层刚度高。（3）水温稳定性：柔性基层受水影响小（透水性好），半刚性基层遇水易软化（水泥水化产物遇水可能分解）。（4）反射裂缝：柔性基层不易产生反射裂缝，半刚性基层易因干缩、温缩产生反射裂缝。（5）施工周期：柔性基层可立即开放交通，半刚性基层需养生（7-14天）达到强度后才能施工上层。5.简述土基回弹模量的测试方法及各自优缺点。答案：（1）承载板法：在现场用刚性承载板逐级加载，测量回弹变形，计算回弹模量。优点：直接反映土基实际受力状态；缺点：测试效率低，对交通影响大。（2）贝克曼梁法：通过标准轴载作用下的弯沉值反算回弹模量。优点：设备轻便，测试速度快；缺点：假设土基为弹性半空间体，与实际非线性特性有差异。（3）落锤式弯沉仪（FWD）法：模拟动态荷载，通过传感器阵列采集弯沉盆数据，反算各层模量。优点：动态测试，接近实际行车荷载；缺点：设备昂贵，反算需专业软件。（4）室内试验法（如三轴试验）：取土样在实验室测定回弹模量。优点：控制条件严格；缺点：扰动土样与现场原状土存在差异。四、计算题（每题15分，共30分）1.某二级公路（设计年限15年，交通量年增长率6%），初始年日均当量轴载作用次数Ne=2000次/日，方向系数0.5，车道系数0.7。土基回弹模量E0=30MPa，路面结构为：4cm细粒式沥青混凝土（E1=1400MPa）+18cm水泥稳定碎石基层（E2=1500MPa）+20cm级配碎石底基层（E3=200MPa）。试计算该路面的设计弯沉值（已知：公路等级系数Ac=1.1，面层类型系数As=1.0，土基回弹模量调整系数K=1.0）。答案：（1）计算设计年限内累计当量轴载作用次数Ns：Ns=Ne×[(1+γ)^t-1]/γ×365×方向系数×车道系数=2000×[(1+0.06)^15-1]/0.06×365×0.5×0.7计算(1.06)^15≈2.3966，分子=2.3966-1=1.3966，分母=0.06则Ns=2000×(1.3966/0.06)×365×0.35≈2000×23.2767×127.75≈2000×2975.5≈5,951,000次（2）确定设计弯沉值Ld：Ld=600×Ne^(-0.2)×Ac×As×K但根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017），正确公式为：Ld=600×(Ns)^(-0.2)×Ac×As×K代入数据：Ld=600×(5.951×10^6)^(-0.2)×1.1×1.0×1.0计算(5.951×10^6)^0.2≈(5.951)^0.2×(10^6)^0.2≈1.46×10^(6×0.2)=1.46×10^1.2≈1.46×15.85≈23.14则Ld=600/23.14×1.1≈25.93×1.1≈28.52（0.01mm）2.某水泥混凝土路面，交通等级为重交通，设计基准期30年，累计标准轴载作用次数Ns=1.2×10^7次。混凝土弯拉强度标准值fr=5.0MPa，土基回弹模量E0=40MPa，基层采用水泥稳定碎石（E基层=1500MPa，h基层=20cm）。试计算混凝土面板厚度（已知：弯拉应力系数kσ=0.9，温度应力系数kt=0.8，综合系数kc=1.2）。答案：（1）计算荷载疲劳应力σpr：σpr=kc×kσ×σs其中σs为标准轴载作用下的最大弯拉应力，根据弹性地基板理论，σs=0.077×(P/h^2)×[1+1.04(1-μ^2)×(h^2×E0/(D))^0.5]但更简便的方法是查《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）中的板厚计算公式：h=√[(kc×σpr)/(0.316×fr)]×(E0)^(1/3)但正确步骤应为：①计算荷载应力：σpr=0.077×P×(h^(-2))×[1+1.04×(h^2×E0/(D))^0.5]，其中D=Eh^3/(12(1-μ^2))，E=30000MPa（混凝土弹性模量），μ=0.15②温度应力：σtr=kt×fr×(α×ΔT×h×E)/(2×(1-μ))，但规范中简化为σtr=kt×0.53×(E×α×ΔT×h)/(1-μ)③总应力应满足σpr+σtr≤fr/1.1（安全系数）由于计算复杂，采用规范推荐的经验公式：h=1.1×√[(kc×Ns^0.05)/(fr)]×(E0)^(1/3)代入数据：h=1.1×√[(1.2×(1.2×10^7)^0.05)/5.0]×(40)^(1/3)计算(1.2×10^7)^0.05≈(1.2)^0.05×(10^7)^0.05≈1.009×10^(7×0.05)=1.009×10^0.35≈1.009×2.239≈2.26则分子=1.2×2.26≈2.71，√(2.71/5.0)=√0.542≈0.736(40)^(1/3)≈3.42h=1.1×0.736×3.42≈1.1×2.51≈2.76cm（显然错误，说明应采用规范表格法）正确方法：查规范中重交通等级、土基E0=40MPa、基层为半刚性基层时，累计轴载1.2×10^7次对应的面板厚度约为24-26cm。结合计算，最终取h=26cm（需根据详细计算验证，此处为简化答案）。五、论述题（20分）论述路基不均匀沉降的产生原因及综合防治措施。答案：路基不均匀沉降是指路基在荷载或自然因素作用下，不同部位产生的沉降差超过允许范围，导致路面出现开裂、局部凹陷等病害。其产生原因可从设计、施工、环境三方面分析：（一）产生原因1.设计因素：（1）地质勘察不充分，未准确查明软土、湿陷性黄土、膨胀土等特殊土分布；（2）路基断面设计不合理（如填挖交界处理不当，半填半挖路段未设台阶）；（3）排水设计不完善，导致局部积水软化路基。2.施工因素：（1）填料控制不严（使用不同性质土混填，或含泥量过高）；（2）压实工艺不当（压实遍数不足，分层厚度过大，机械选型不合理）；（3）特殊土处理不到位（软基未进行换填、堆载预压或CFG桩处理；湿陷性黄土未进行强夯或灰土挤密桩处理）；（4）台背回填质量差（填料未采用透水性材料，压实度不足）。3.环境因素：（1）地下水动态变化（地下水位上升软化土基）；（2）季节性冻融（冻土地区春融期土体强度降低）；（3）长期重载作用（超出路基设计荷载，加速塑性变形积累）。（二）综合防治措施1.优化设计阶段：（1）加强地质勘察，对特殊路段采用物探（如地质雷达）与钻探结合，准确划分不良地质区；（2）合理选择填料（优先选用透水性好、压缩性小的砂性土，避免不同土类混填）；（3）完善排水系统（设置边沟、截水沟、盲沟，防止地表水渗入路基；对地下水位高路段设隔离层）；（4）特殊路段处理（填挖交界设过渡段，采用级配碎石填筑并铺设土工格栅；软基路段根据厚度选择换填、粉喷桩或堆载预压）。2.严格施工控制：（1）填料管理（进场前检测含水量、颗粒组成，不符合要求的土禁止使用）；（2）分层填筑压实（每层松铺厚度≤30cm，压实顺序“先轻后重、先慢后快”，检测压实度≥95%（路床）或93%（路堤））；（3）特殊土处理（膨胀土掺5%-8%石灰改良，湿陷性黄土采用强夯法消除湿陷性，软基采用水泥搅拌桩加固