【正文】 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。 五、表面抗 滑性能 通常用摩擦系數(shù)表征抗滑性能。 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。 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。 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(lèi)、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。 道路工程發(fā)展概況 早在 4000 多年前，中國(guó)已有了車(chē)和行車(chē)的路。 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。 路面結(jié)構(gòu)及層位功能 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。 路面的等級(jí)與分類(lèi)第二章 行車(chē)荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 第二章 行車(chē)荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 167。 路基的類(lèi)型與構(gòu)造 167。商代開(kāi)始有驛道傳送，西周開(kāi)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。 167。 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(chē)輛、通過(guò)車(chē)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。路面類(lèi)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。摩擦系數(shù)小，則抗滑能力低，容易引起滑溜交通事故。 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。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。 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。 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(lèi)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)。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。 路基水溫狀況及干濕類(lèi)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。 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。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(lèi)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。 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(lèi)，得32cccw w w??，又由表 1－ 7(P17)得Ⅳ區(qū)粉質(zhì)177。 面層：直接同行車(chē)和大氣相接觸，承受行車(chē)荷載的作用以及受雨水和氣溫變化的影響最大。 (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。 (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。 第二章 行車(chē)荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 167?；蜉喬コ^(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(chē)輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響。 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。 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。 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(chē)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)。 Ⅱ階段：彈塑性變形階段。 4)回彈模量 E。 C、作用荷載的性質(zhì)和加荷速度。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)。 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。 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。 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 — 粘性，彈 — 粘 — 塑性等不同性狀；在低溫時(shí)，混合料基本上屬?gòu)椥泽w，而在常溫和高溫時(shí)則可能相應(yīng)變?yōu)閺?— 粘性或彈 — 粘 — 塑性體。 出現(xiàn)疲勞的原因： 由于材料內(nèi)部存在不均質(zhì)或局部缺陷，荷載作用下在該處發(fā)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)微裂隙，應(yīng)力的反復(fù)作用使微裂隙逐步擴(kuò)展肉而不斷減少有效的承受應(yīng)力的面 26 積，終于在反復(fù)作用一定次數(shù)后導(dǎo)致破壞?；蛑冈诠こ痰刭|(zhì)和水文條良好的地段修筑的填控不大的路基。 要求： ①保記最小填土高度 (水文條件不良時(shí) )，使路基處于中濕以上狀態(tài)； ②浸水路壩高度 =設(shè)計(jì)洪水位 +壅水高 +波浪侵襲高 +(安全高度 ) 邊坡坡度：邊坡高度 H 與邊坡寬度 b 之比 值。臺(tái)階高度宜為路堤分層填土原度的 2 倍 (40～ 60cm)，在橫坡陡于 1： 的斜坡上修筑的路，應(yīng)進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。 三、矮路堤： (h) 注意水文，地質(zhì)條件的影響，設(shè)計(jì)時(shí)需滿足最小填土高度。 護(hù)坡道：保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性的措施之一，設(shè)置的目的是加寬邊坡橫向距離，減少邊坡平均度。 邊坡坡度： 參照表 33 P65 選用 注：沿河浸水路壩，在設(shè)計(jì)水往下采用 1： ～ 1:,在 常水位下采用 1：～ 1:。坡 30 度和極限高度另一方面則要分析已有邊坡的工程地質(zhì)條件。 c、 結(jié)構(gòu)面中夾有軟弱層或水浸水潤(rùn)層； 均屬于結(jié)構(gòu)面的不利情況，容易產(chǎn)生順層滑塌，這種受結(jié)構(gòu)面控制的巖質(zhì)路塹邊坡，應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。 邊坡坡度： 參照表 36 (P66)選定。若坡面為風(fēng)化的巖土，頂寬可適當(dāng)放寬，兼起碎落臺(tái)的作用，墻內(nèi)坡直立，墻外坡為 1： ～ 1: B、護(hù)肩路基 填方部分的局部路段，如遇原地面的短缺口或堅(jiān)硬巖石地段陡坡的半挖路基，當(dāng)填方不大，但邊坡伸出較遠(yuǎn)不易填筑時(shí)，可修筑擴(kuò)肩路基。 d、護(hù)腳路基： 當(dāng)山坡上的填方路基有沿斜坡下的傾向，或?yàn)榧庸?，收回填方坡腳時(shí)，可采用護(hù)腳路基。 滑動(dòng)面的形狀： 邊坡發(fā)生滑動(dòng)壩 (破壞 )時(shí)形成的滑動(dòng)面，有時(shí)像加圓柱形，有時(shí)像碗形，有時(shí)類(lèi)似于平面。 iiihh??????? 34 (二 )邊坡的取值： 對(duì)于折線形成臺(tái)階形邊坡，一般可取平均值。 思路：假定滑動(dòng)面按力的平衡方程求解。 1111()sinnnn i i i i iiinniiiiF G Lw C LKT G w????????????? 說(shuō)明： ① Kmin 的確定方法同 路壩邊破穩(wěn)定性分析方法相同。 ii xsin R? ? ③計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的抵抗力。 ⑤確定圓心輔助線 a、 法 (H=h+ho 邊坡高度 h 及荷載換算土柱高度 ho) b、簡(jiǎn)單 法 (H=h) c、 360 法 d、簡(jiǎn)單 360 法 一般采用 360 法 (求解方便 )，分析重要建筑物的穩(wěn)定性時(shí)，采用方法一 (較精確 )，求出的穩(wěn)定數(shù) K 值最小。 ? 為已知 ()( ) s inC L Q P lK QP ? ???? ? ?? ? 當(dāng)滑動(dòng)面為多個(gè)坡度的折線傾斜面時(shí)，可將滑動(dòng)面以上土體按折線段劃 38 分不若干條塊，自上而下分別計(jì)算各土體的剩余滑動(dòng)力。都必須進(jìn)行不滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算。主要設(shè)施有：坡面防護(hù)，沖刷防護(hù)。 1)植物防護(hù) a、種草：適于邊坡不陡于 1： 1 的土質(zhì)邊坡。 0BDI ?? ?? ? (415) 三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分 ()()o c B B c c B BC B nf N f N C L C L RMK M T T R D S? ? ??? ? ? ???? ? ?抵 抗滑 (416) c c B c c B BcBf N f C L C LK T T D? ? ?? ??? ?? (417) 說(shuō)明： 粘土填筑的路堤，透水性較強(qiáng)的材料，不透水材料填筑的路堤，不考慮 D 的影響； 39 普通土填筑的浸水路堤，先給出土體內(nèi)的浸潤(rùn)線，然后由 (417)式計(jì)算。 ③ K 為所容許的安全系數(shù)值。 原理：應(yīng)用圖角和分析計(jì)算的結(jié)果制成的一系列計(jì)算參數(shù)表的邊坡穩(wěn)定性分析方法。 滑動(dòng)力矩為： siniis i i i ixM G R G R G xR?? ? ? ? ? 抗滑力矩為： ( ) ( )r i i i i i i iM R C L f N R C L G L? ? ?? ? ? ? ? ⑤求穩(wěn)定系數(shù) K 值。 ③ Kmin≥ 。 (一 )力學(xué)分析法 根據(jù)滑動(dòng)面形狀分直線破壞面法圓弧破壞面法。 (三 )汽車(chē)荷載當(dāng)量換算。平衡方程 3 個(gè) (法向力之和為零，切向力之和為零，對(duì)任 一點(diǎn)的彎矩之和為零 )。護(hù)腳外側(cè)的襟邊寬度應(yīng)符合《規(guī)范》要求。 襟邊寬度應(yīng)滿足： 地基地質(zhì)情況 強(qiáng)風(fēng)化的硬 質(zhì)巖石 弱風(fēng)化巖石 或軟質(zhì)巖石 密實(shí)的粗粒土 襟邊寬度 L(m) ～ ～ ～ C、砌石路基： 當(dāng)填方較大，邊坡伸出較遠(yuǎn)或邊坡落實(shí)而不易填筑時(shí)，可采用砌石路基。 2)折線型、階型：邊坡高，多層土組成，上部土層的穩(wěn)定性較下部土層的穩(wěn)定性好，可采用上陡下緩的折線或臺(tái)階型邊坡。 b、裂縫之間的填充情況： 填充物質(zhì)為硅質(zhì)、鈣質(zhì)：能起膠結(jié)作用 (有利 ) 填充物質(zhì)為泥土、粘土：遇水膨脹 (不利 ) (3)巖石的風(fēng)化程度 (表 39 P67) (4)巖石性質(zhì) : a．成因：強(qiáng)度而言 巖漿巖 沉積巖 沉積巖的變質(zhì)巖 原沉積巖 巖漿巖的變質(zhì)巖 原巖漿減 b．成份：巖漿巖 石英、長(zhǎng) 石、云