【正文】 工程性質(zhì)。 地質(zhì)條件 沿線的地質(zhì)條件如巖石的種類、成因、節(jié)理，風(fēng)化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理等有無(wú)夾層或遇水軟化的夾層，以及有無(wú)斷層或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象都對(duì)路基路面的穩(wěn)定性有一定的影響。 影響路基路面穩(wěn)定的因素 路基路面裸露在大氣中，其穩(wěn)定性在很大程度上由當(dāng)?shù)刈匀粭l件所決定。 五、表面抗 滑性能 通常用摩擦系數(shù)表征抗滑性能。提高路基路面的耐久性，保持其強(qiáng)度、剛度，幾何形態(tài)經(jīng)久不衰，除了精心設(shè)計(jì)、精心施工、精心選材之外，還應(yīng)把長(zhǎng)期的養(yǎng)護(hù)、維修、恢復(fù)路 用性能的工作放在重要的位置。 解決途徑：選線、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)密切注意， 并采取必要的工程措施，以確保路基有足夠的穩(wěn)定性。 剛度：反映結(jié)構(gòu)物抵抗外力作用下變形的能力。 路基和路面相輔相成，實(shí)際上是不可分離的整體，應(yīng)綜合考慮它們的工程特點(diǎn)，綜合解決兩者的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等工程技術(shù)問(wèn)題。路基設(shè)計(jì)不好，將影響道路的使用質(zhì)量，修復(fù)難度大、費(fèi)用高。 半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)廣大道路工程科技工作者，從我國(guó)實(shí)際和建設(shè)需要出發(fā)，引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)、刻苦鉆研、反復(fù)實(shí)踐在路基路面工程建設(shè)和科學(xué)研究中，取得了許多突破性的系列成果，如公路自然區(qū)劃、土的工程分類、瀝青路面結(jié)構(gòu)、水泥砼路面結(jié)構(gòu)、柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法等。自 80 年代中期開始，中國(guó)大陸開始興建高速公路。 道路工程發(fā)展概況 早在 4000 多年前，中國(guó)已有了車和行車的路。 34 填挖結(jié)合路基設(shè)計(jì) 第四章 路基邊穩(wěn)定性分析性設(shè)計(jì) 167。 27 路面材料的累積變形與疲勞特性第三章 一般路基設(shè)計(jì) 第三章 一般路基設(shè)計(jì) 167。 土 基的力學(xué)強(qiáng)度特性 167。 路面結(jié)構(gòu)及層位功能 167。 影響路基路面穩(wěn)定的因素 167。 1 《路基路面工程》講義 湖南城市學(xué)院土木工程學(xué)院道路教研室 2 目 錄 第一章 總論 167。 路基土的分類 167。 路面的等級(jí)與分類第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 167。 土基的承載能力 167。 路基的類型與構(gòu)造 167。 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法 167。商代開始有驛道傳送，西周開創(chuàng)了以都市為中心的道路體系，還建立了比較完善的道路管理制度，以后的西漢、唐代、宋、元、明、清各代，道路交通又有發(fā)展。高速公路的建設(shè)和使用，為汽車快速、高效、安全舒適地運(yùn)行提供了良好的條件，標(biāo)志著我國(guó)的公路運(yùn)輸事業(yè)和科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。 167。 路面：路面是在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)。 4 對(duì)路基路面的基本性能要求： 一、承載能力 行駛在路面上的車輛、通過(guò)車輪把荷載傳給路面，由路面?zhèn)鹘o路基、在路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不同量的應(yīng)力，應(yīng)變和位移。 解決途徑：通過(guò)設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)層的厚度、材料的選擇及施工質(zhì)量來(lái)保證。路面類型選擇和路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)來(lái)保證，如半剛性基層易產(chǎn)生干縮裂縫，因而在高等級(jí)公路中，不能在半剛性基層上直接鋪筑薄面層，而采用過(guò)渡層 +薄面層。 四、表面平整度 路面表面平整度：反映路面偏離表面的縱向起伏，它是影響行車安全、行車舒適性以及運(yùn)輸效益的重要使用性能指標(biāo)： 不平整的路表面會(huì)增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加的振動(dòng)作用，而且，不平整的路面會(huì)積滯雨水，加速路面的破壞。摩擦系數(shù)小，則抗滑能力低，容易引起滑溜交通事故。因此，應(yīng)深入調(diào)查公路沿線的自然條件，因地制宜地采取有效的工程措施，以確保路基路面具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 氣候條件 氣溫、降水、溫度、冰凍深度，日照等 都會(huì)影響公路沿線地面水和地下水的狀況，并且影響到路基路面的水溫情況，氣候還受地形的影響。如較強(qiáng)的砂，在滲流情況下，容易形成流砂粘粒成份多的土，強(qiáng)度形成以粘聚力為主，其強(qiáng) 度隨密實(shí)程度的不同，變化較大并隨溫度的增大而降低。除填筑路基外，可以鋪筑中級(jí)路面，經(jīng)適當(dāng)處理后，可以鋪筑高級(jí)路面的基層、底基層。 砂性土：為修筑路基的良好材料，含一定數(shù)量的粗顆粒，使路基有足夠的內(nèi)摩擦力，又含有一定數(shù)量的細(xì)顆粒，使之具有一定的粘聚力，不致過(guò)分松散，一般遇水干得快，不膨脹，干時(shí)有足夠的粘結(jié)性，揚(yáng) f塵少，因此雨天不泥濘、晴天不揚(yáng)塵，在行車作用下易被壓實(shí)，便于施工。 重粘土：塑性指數(shù)與液限都很高，其工程性質(zhì)與粘土相似，但受粘土礦物成份影響較大 (含高嶺土為最好，伊里土次之，蒙脫土最差 )，重粘土不透水，粘聚力特強(qiáng)，干時(shí)很堅(jiān)硬，很難挖掘，膨脹性和塑性都很大。 公路自然區(qū)劃 一、公路自然區(qū)劃劃分目的： 道路工程特征相似的原則：在同一區(qū)劃內(nèi)，在同樣的自然因素下筑路具有相似性 (如北方：春融翻漿；南方：雨季沖刷、水毀等 )。 三、劃分情況： “公路自然區(qū)劃”分三級(jí)進(jìn)行區(qū)劃，首先將全國(guó)劃分為多年凍土，季節(jié)凍土和全年水凍土三大地帶，然后根據(jù)水熱平衡和地理位置，劃分為凍土、濕潤(rùn)、干濕過(guò)渡、濕熱、潮暖和高寒 7 個(gè)大區(qū) (一級(jí)區(qū)劃 )在一級(jí)區(qū)劃內(nèi)再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為 6 個(gè)等級(jí)，另外還結(jié)合各個(gè)大區(qū)的地 理，氣候特征，地貌類型，自然病害等因素，將全國(guó)分為 33 個(gè)二級(jí)區(qū)和 18 個(gè)二級(jí)副區(qū)。 Ⅲ區(qū)：黃土高原干濕過(guò)渡區(qū) 該區(qū)特點(diǎn)是黃土對(duì)水分的敏感性，路基應(yīng)注意 排水，路面結(jié)構(gòu)必須選擇不透水的面層或封閉層，以防雨水下滲。又因氣溫高、熱季長(zhǎng)，瀝青路面應(yīng)注意熱穩(wěn)定性，抗滑性和水透水性。 Ⅶ區(qū)：青藏高寒區(qū) 該區(qū)地處高原，氣候寒冷，分布有高原多年時(shí)土和現(xiàn)代冰川，東南部由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地形破碎和地震強(qiáng)烈、雪害、滑坡、崩塌、泥石流等自然病害均較嚴(yán)重，應(yīng)采取措施保證路基的整體穩(wěn)定。 路基水溫狀況及干濕類型 一、路基濕度的來(lái)源： 圖 路基在使用過(guò)程中，受到各種外界因素的影響，使?jié)穸劝l(fā)生變化 大氣降水 ：大氣降水通過(guò)路面 (透水的路面、不透水路面的邊緣、接縫或裂隙 )，路肩邊坡和水溝滲入路基； 地面水：邊溝的流水、地表徑流水因排水不良形成積水，滲入路基； 地下水：路塹邊坡較高處土層內(nèi)滯水的下滲，地下水的毛細(xì)上升作用，上升到路基； 毛細(xì)水： 9 水蒸汽凝結(jié)水：在土的空隙中流動(dòng)的水蒸汽，遇冷凝結(jié)成水。 我國(guó)北方季節(jié)性冰凍地區(qū)，路基在冬季凍結(jié)過(guò)程中，由于負(fù)溫度坡差的影響，土中未凍結(jié)的水分會(huì)向凍結(jié)線 (冰凍線 )附近積聚，形成冰晶體積和冰夾層，積聚后的冰凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。 氣候條件：凍前的雨季可使路基濕度增大；正、負(fù)濕度的反復(fù)交替的冬季，路基凍結(jié)緩慢，凍結(jié)線長(zhǎng) 時(shí)間徘徊在路基某深度處，使水分有充足的時(shí)間向該處積聚，并形成冰晶體。 ( ) /( )c l l pw w w w w? ? ? cw —— 土的稠度； lw —— 土的液限 w —— 土的含水量； pw —— 土的塑限 10 土的稠度較準(zhǔn)確地表示了土的各種形態(tài)與濕度的關(guān)系，稠度指標(biāo)綜合了土的塑性特性，包含了液限塑限，全面直觀地反映了土的硬軟程度，物理概念明確。路床：是路面的基礎(chǔ)，是指路面底面以下 80cm 范圍內(nèi)的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽?lái)的荷載 (0～ 30cm 為上路床；30～ 80cm為下路床 )臨界高度；在最不利季節(jié)，路基處于不同干濕類型所需的路床底面 距地下水或地面水的最小高度；或與分界稠度相對(duì)應(yīng)的路基離地下水或地表積水水位的高度。 ③潮濕類： 32cccw w w??或 32H H H?? 這類路基的濕度主要受地下水的控制。 解：由圖 1— 5(p13)，上海屬于Ⅳ 1 區(qū)，查表 1— 9(p19)得Ⅳ 1 區(qū)粉性土的臨界高度 2 ? ， 3 ? ，而路床頂面距最高地下水位的距離為 ? ? ?，則 32H H H?? 由表 1－ 8(P17)得路基屬潮濕類，得32cccw w w??，又由表 1－ 7(P17)得Ⅳ區(qū)粉質(zhì)177。 干旱和有積雪，浮冰地區(qū)，應(yīng)采用底值，多雨地區(qū)采用高值； 道路縱坡較大或路面較寬，或行車速度較高時(shí)，或交通量和輛載較大時(shí)，或常有拖、掛汽車行駛時(shí)，采用平均坡度的低值； 對(duì)高速、一級(jí)公路、中央分隔帶未設(shè)排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成單向橫坡，向路肩方向排水；若中央分隔帶設(shè)置排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成雙向橫坡，向中間排水設(shè)施和路肩二個(gè)方向排水。 面層：直接同行車和大氣相接觸，承受行車荷載的作用以及受雨水和氣溫變化的影響最大。 作用：保證整體強(qiáng)度，防止板塊斷裂，即泥和錯(cuò)臺(tái)等病害的產(chǎn)生。 (4)基層材料 ①各種結(jié)合料 (石灰 、水泥、瀝青等 )穩(wěn)定土或碎 (礫 )石混合料。 在交通繁重的道路上，應(yīng)選用貧硅或水泥 (瀝青 )穩(wěn)定粒料作為基層，我國(guó)目前采用較多的是穩(wěn)定類基層，基層厚度太厚時(shí)，為保證工程質(zhì)量可分為兩層或三層鋪筑。 (3)墊層材料： 強(qiáng)度要求不高，但水穩(wěn)性、隔熱性能要良好，盡量選用地方材料，可選松散的顆粒材料如砂、礫石、爐渣等，也可選無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土如水泥 或石灰穩(wěn)定土等。 按路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性出發(fā)： ①柔性路面：各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層，碎 (礫 )石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。 第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 167。 二、汽車的軸型 15 前 單軸雙輪組（多數(shù)） 后 單軸 軸 雙軸單輪組（極少數(shù)） 軸 雙軸 （雙輪） 三軸 多數(shù) 三、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力 接觸面積： 車輛在路面上行駛，輪載由輪胎傳給路面。或輪胎超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載情況時(shí)， P Pi （ P＝ (～ ） Pi) 在路面設(shè)計(jì)時(shí)，直接采用內(nèi)壓力作為接觸壓力，而輪胎的壓力一般為 ～ （輪胎的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載內(nèi)壓力＝ ） 作用圖式 1)標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) BZZ－ 100 后軸重 100KV 輪胎看地壓強(qiáng) P＝ 單輪傳壓面當(dāng)量圓 d= 兩輪中心距 軸型：?jiǎn)屋S雙綸組 圖 單圓圖式 (則土基或基層材料參數(shù)時(shí) ) 雙圓圖式 (厚度設(shè)計(jì) ) 22 2244 dP D P D d??? ? ? ? ? 2 42PPS P P s S d S? ??? ? ? ? ? ? ? 16 P 為輪載 = 100 254 KN KN? 四、運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響。路面必須保持足夠的附著系數(shù)，這是保證已常行車的重要條件。 5)輪載作用的瞬時(shí)性 17 作用時(shí)間（ ～ ）：動(dòng)載作用時(shí)間越短，路面變形越小。 輪跡橫向分布 由于車輪的輪跡寬度遠(yuǎn)小于道的寬度，因而總的軸載通行次數(shù)即不會(huì)集中在橫斷面某一固定位置，中能平均分配到每一點(diǎn)上，而是按一定協(xié)作者規(guī)律分布在車道橫斷面上，稱向分布跡的橫向分布。 37( 2 10. )fg P?? 大氣的溫度在年內(nèi)和同內(nèi)發(fā)生著周期性變化，同大氣直接接觸的路面溫度也相應(yīng)地在年內(nèi)和日內(nèi)發(fā)生著周期性變化。 低溫抗裂性：溫度降低時(shí)，瀝青路面易發(fā)生斷裂、網(wǎng)裂等破壞。 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 一、路基受力狀況： 路基承受著路基自重和汽車輪垂這兩種荷載，因此在一定深度范圍內(nèi)，路基土處于受力狀態(tài)。 當(dāng) aZ ＞路基填土高度時(shí)，天然地基的土層和路基應(yīng)同時(shí)滿足路基工作區(qū)的設(shè)計(jì)要求，并充分壓實(shí)。 Ⅱ階段：彈塑性變形階段。 21 用以下幾個(gè)模量值來(lái)表示土的特性。 4)回彈模量 E。 承受重復(fù)荷載作用下的特性： (1)重復(fù)荷載的作用規(guī)律：塑性變形隨荷載作用次數(shù)增加不斷產(chǎn)生塑性變形積累；使總變形增為大，但每一次產(chǎn)生的塑性變形卻逐漸減小。 C、作用荷載的性質(zhì)和加荷速度。 一、土基回彈模量 反映土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。即： pk? 通常規(guī)定按彎沉量 ? (或壓力 70 cp kp? )，由上式確定 k 值， (剛性承載板法 ) 承載板直徑 7 6 3 0D cm D cm??或 76 ? 若彎沉 只考慮回彈彎沉，則 ? 三、加州承載比 (CBR) 一種評(píng)定材料承載能力的指標(biāo)。 路基的變形、破壞及防治 (自學(xué) ) 一、路基的主要病害 二、路基病害防治 167。 c? ? ??? ? ? ?—— 法向正應(yīng)力 c—— 材料的粘結(jié)力 對(duì)瀝青混合料而言： (1)粘度越高， c 值越大； (2)有一最佳瀝青用量，使 c 達(dá)到最大； (3)隨溫度的升高和剪切速率的下降，混合料的 c 下降； (4)細(xì)料的含量增多，有棱角的集料增多，礦粉同瀝青的吸附性好等因素，有助于提高 c 值。增加混合料拌和及壓實(shí)溫度，增加礦粉含量， 有助于提高 t? 。 rE 隨偏應(yīng)力 ( 13??? )的增加而減小，隨側(cè)限應(yīng)力 3? 的增大而增大，但側(cè)限應(yīng)力的影響要比粘性土的情況大得多。但在應(yīng)力級(jí)位較低時(shí)，應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線可近似看作是線性的。 當(dāng)施加的應(yīng)力相當(dāng)小，且受荷時(shí)間短促時(shí)，混合料牌或基本處于彈狀態(tài)或兼有粘彈性性質(zhì)，當(dāng)應(yīng)力足夠大，且受荷時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，混合料處于彈性，彈 —