【正文】 工程性質。 地質條件 沿線的地質條件如巖石的種類、成因、節(jié)理，風化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理等有無夾層或遇水軟化的夾層，以及有無斷層或其他不良地質現(xiàn)象都對路基路面的穩(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?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，保持其強度、剛度，幾何形態(tài)經(jīng)久不衰，除了精心設計、精心施工、精心選材之外，還應把長期的養(yǎng)護、維修、恢復路 用性能的工作放在重要的位置。 解決途徑：選線、勘測、設計、施工中應密切注意， 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：反映結構物抵抗外力作用下變形的能力。 路基和路面相輔相成，實際上是不可分離的整體，應綜合考慮它們的工程特點，綜合解決兩者的強度、穩(wěn)定性等工程技術問題。路基設計不好，將影響道路的使用質量，修復難度大、費用高。 半個世紀以來，我國廣大道路工程科技工作者，從我國實際和建設需要出發(fā)，引進外國先進技術、刻苦鉆研、反復實踐在路基路面工程建設和科學研究中，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、瀝青路面結構、水泥砼路面結構、柔性路面設計理論與方法等。自 80 年代中期開始，中國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，中國已有了車和行車的路。 34 填挖結合路基設計 第四章 路基邊穩(wěn)定性分析性設計 167。 27 路面材料的累積變形與疲勞特性第三章 一般路基設計 第三章 一般路基設計 167。 土 基的力學強度特性 167。 路面結構及層位功能 167。 影響路基路面穩(wěn)定的因素 167。 1 《路基路面工程》講義 湖南城市學院土木工程學院道路教研室 2 目 錄 第一章 總論 167。 路基土的分類 167。 路面的等級與分類第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學性質 第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學性質 167。 土基的承載能力 167。 路基的類型與構造 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。高速公路的建設和使用，為汽車快速、高效、安全舒適地運行提供了良好的條件，標志著我國的公路運輸事業(yè)和科學技術水平進入了一個嶄新的時代。 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構。 4 對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、通過車輪把荷載傳給路面，由路面?zhèn)鹘o路基、在路基路面結構內部產(chǎn)生不同量的應力，應變和位移。 解決途徑：通過設計各結構層的厚度、材料的選擇及施工質量來保證。路面類型選擇和路面結構組合設計來保證，如半剛性基層易產(chǎn)生干縮裂縫，因而在高等級公路中，不能在半剛性基層上直接鋪筑薄面層，而采用過渡層 +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、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能指標： 不平整的路表面會增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加的振動作用，而且，不平整的路面會積滯雨水，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，應深入調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。如較強的砂，在滲流情況下，容易形成流砂粘粒成份多的土，強度形成以粘聚力為主，其強 度隨密實程度的不同，變化較大并隨溫度的增大而降低。除填筑路基外，可以鋪筑中級路面，經(jīng)適當處理后，可以鋪筑高級路面的基層、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，使路基有足夠的內摩擦力，又含有一定數(shù)量的細顆粒，使之具有一定的粘聚力，不致過分松散，一般遇水干得快，不膨脹，干時有足夠的粘結性，揚 f塵少，因此雨天不泥濘、晴天不揚塵，在行車作用下易被壓實，便于施工。 重粘土：塑性指數(shù)與液限都很高，其工程性質與粘土相似，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，干時很堅硬，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，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”分三級進行區(qū)劃，首先將全國劃分為多年凍土，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、干濕過渡、濕熱、潮暖和高寒 7 個大區(qū) (一級區(qū)劃 )在一級區(qū)劃內再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為 6 個等級，另外還結合各個大區(qū)的地 理，氣候特征，地貌類型，自然病害等因素，將全國分為 33 個二級區(qū)和 18 個二級副區(qū)。 Ⅲ區(qū)：黃土高原干濕過渡區(qū) 該區(qū)特點是黃土對水分的敏感性，路基應注意 排水，路面結構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，瀝青路面應注意熱穩(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，分布有高原多年時土和現(xiàn)代冰川，東南部由于新構造運動活躍，地形破碎和地震強烈、雪害、滑坡、崩塌、泥石流等自然病害均較嚴重，應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、路基濕度的來源： 圖 路基在使用過程中，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滯水的下滲，地下水的毛細上升作用，上升到路基； 毛細水： 9 水蒸汽凝結水：在土的空隙中流動的水蒸汽，遇冷凝結成水。 我國北方季節(jié)性冰凍地區(qū)，路基在冬季凍結過程中，由于負溫度坡差的影響，土中未凍結的水分會向凍結線 (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、負濕度的反復交替的冬季，路基凍結緩慢，凍結線長 時間徘徊在路基某深度處，使水分有充足的時間向該處積聚，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 土的稠度較準確地表示了土的各種形態(tài)與濕度的關系，稠度指標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，是指路面底面以下 80cm 范圍內的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d (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；或與分界稠度相對應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177。 干旱和有積雪，浮冰地區(qū)，應采用底值，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，或交通量和輛載較大時，或常有拖、掛汽車行駛時，采用平均坡度的低值； 對高速、一級公路、中央分隔帶未設排水設施，則兩側路面做成單向橫坡，向路肩方向排水；若中央分隔帶設置排水設施，則兩側路面做成雙向橫坡，向中間排水設施和路肩二個方向排水。 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：保證整體強度，防止板塊斷裂，即泥和錯臺等病害的產(chǎn)生。 (4)基層材料 ①各種結合料 (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，應選用貧硅或水泥 (瀝青 )穩(wěn)定粒料作為基層，我國目前采用較多的是穩(wěn)定類基層，基層厚度太厚時，為保證工程質量可分為兩層或三層鋪筑。 (3)墊層材料： 強度要求不高，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，也可選無機結合料穩(wěn)定土如水泥 或石灰穩(wěn)定土等。 按路面結構的力學特性和設計方法的相似性出發(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構。 第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學性質 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。或輪胎超過標準負載情況時， P Pi （ P＝ (～ ） Pi) 在路面設計時，直接采用內壓力作為接觸壓力，而輪胎的壓力一般為 ～ （輪胎的標準負載內壓力＝ ） 作用圖式 1)標準軸載計算參數(shù) BZZ－ 100 后軸重 100KV 輪胎看地壓強 P＝ 單輪傳壓面當量圓 d= 兩輪中心距 軸型：單軸雙綸組 圖 單圓圖式 (則土基或基層材料參數(shù)時 ) 雙圓圖式 (厚度設計 ) 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、運動車輛對道路的動態(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)輪載作用的瞬時性 17 作用時間（ ～ ）：動載作用時間越短，路面變形越小。 輪跡橫向分布 由于車輪的輪跡寬度遠小于道的寬度，因而總的軸載通行次數(shù)即不會集中在橫斷面某一固定位置，中能平均分配到每一點上，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?? 大氣的溫度在年內和同內發(fā)生著周期性變化，同大氣直接接觸的路面溫度也相應地在年內和日內發(fā)生著周期性變化。 低溫抗裂性：溫度降低時，瀝青路面易發(fā)生斷裂、網(wǎng)裂等破壞。 土基的力學強度特性 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，路基土處于受力狀態(tài)。 當 aZ ＞路基填土高度時，天然地基的土層和路基應同時滿足路基工作區(qū)的設計要求，并充分壓實。 Ⅱ階段：彈塑性變形階段。 21 用以下幾個模量值來表示土的特性。 4)回彈模量 E。 承受重復荷載作用下的特性： (1)重復荷載的作用規(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、作用荷載的性質和加荷速度。 一、土基回彈模量 反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復變形性質。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) 一種評定材料承載能力的指標。 路基的變形、破壞及防治 (自學 ) 一、路基的主要病害 二、路基病害防治 167。 c? ? ??? ? ? ?—— 法向正應力 c—— 材料的粘結力 對瀝青混合料而言： (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溫度，增加礦粉含量， 有助于提高 t? 。 rE 隨偏應力 ( 13??? )的增加而減小，隨側限應力 3? 的增大而增大，但側限應力的影響要比粘性土的情況大得多。但在應力級位較低時，應力 — 應變曲線可近似看作是線性的。 當施加的應力相當小，且受荷時間短促時，混合料牌或基本處于彈狀態(tài)或兼有粘彈性性質，當應力足夠大，且受荷時間較長時，混合料處于彈性，彈 —