【正文】 和良好的排水設(shè)施，筑成的路基也能獲得穩(wěn)定。 總之，土作為 路基建筑材料，砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料，垂粘土，特別是蒙脫土也是不良的路基土，而一些特殊土類、用以填筑路基時(shí)必須采取相應(yīng)技術(shù)措施。 167。 地表氣候區(qū)劃差異性的原則：包括地帶性差異和非地帶性差異，地帶性差異即緯度 不同，地表氣候不同 (如北半球北方寒冷，南方溫暖 )。 自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則： 自然氣候的變化是各種綜合作用的結(jié)果，但其中又有某種因素起著主導(dǎo)作用。 Ⅰ區(qū)：北部多年凍土區(qū) 凍脹、雪害、延流水等病害嚴(yán)重，對(duì)冰、水含量較大的凍土路基設(shè)計(jì)，應(yīng)采用保護(hù)多年凍土的原則，寧填鐵挖，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)采取保溫措施，以防路基熱隔沉陷，對(duì)非多年凍土還要注意翻漿問題。為防止凍脹和翻漿，路基路面結(jié)構(gòu)應(yīng)注意采取隔溫、排水和截?cái)嗝?xì)水上升等措施。 Ⅳ區(qū)：東南濕熱區(qū) 該區(qū)因春、夏東南季風(fēng)造成的霉雨和夏雨，形成明顯的不利季節(jié)。該區(qū)水稻田多，對(duì)軟土和潮濕路段的路基應(yīng)認(rèn)真處理。 Ⅴ區(qū)：西南潮暖區(qū) 該區(qū)山多，筑路材料豐富，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)刂凡牧?，?duì)于水文不良地段，必須采取措施，穩(wěn)定路基。改鋪瀝青路面為有效的解決辦法，高山區(qū)有風(fēng)雪流危害，沙漠地區(qū)應(yīng)注意風(fēng)蝕和沙埋等的防治。另外，晝夜溫差大，日照時(shí)間長，瀝青老化很快。 167。 薄膜移動(dòng)水：在土的結(jié)構(gòu)中水以薄膜的形式從含水量較高處向較低處流動(dòng)，或由溫度較高處向凍結(jié)中心周圍流動(dòng)。由于溫度與溫度變化對(duì)路基產(chǎn)生的共同影響稱為路基的水溫狀況。春暖化凍時(shí)，路面和路基結(jié)構(gòu)由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結(jié)構(gòu)的承載力使大大降低，在重車的反復(fù)作用下，路基路面結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時(shí)，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成 翻漿，等路基漿土全部融化后，水分便滲入路基深層，翻漿狀況可逐步消失。 水文條件：在地面排水困難或地下水位較高地段，潮濕路基易出現(xiàn)凍脹和翻漿現(xiàn)象。 三、路基干濕類型 劃分情況：路基按其干濕狀態(tài)不同，分為四類：干燥、中濕、潮濕和過濕。 劃分標(biāo)準(zhǔn) (1)按路基平均稠度 cW 與分界相對(duì)稠度 ciW 的 (關(guān)系 )大小來確定。 ① ? 即 pww? 為半固體與硬塑狀的分界值； ② 0cw? 即 lww? 為流塑與流動(dòng)狀的分界值； ③ 0cw?? 即 lpw w w?? ，土處于可塑狀態(tài)。 81( ) /( )8ci li i ci piciicw w w w www ?? ? ??? (2)對(duì)于新建道路、路基尚未完成，則根據(jù)路床距地下水位或地表 (面 )水的高H 與路基的臨界高度 iH 的大小關(guān)系來判斷。 ①干燥類： 1c cww? 或 1HH? 1 ldH H H?? lH —— 毛細(xì)上升的潤濕區(qū)高度； dH —— 路床底到地下水位應(yīng)保證的距離。 ②中濕類： 22cccw w w??或 2 1 2()lH H H H H? ? ? 這類路基的濕度既受氣候因素也受地下水的影響。 ④過濕類： 3c cww? 或 3HH? 11 路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非比凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面。 ⑤上海郊區(qū)，粉質(zhì)亞粘土路基，最高地下水位離地面 90cm，低矮填土，路床底頂面距地面 30cm，請(qǐng)預(yù)估路基平均稠度。 2 ? ， 3 ? 得此路基的平均稠度為 ? 。 路面結(jié)構(gòu)及層位功能 一、路面橫斷面 槽式橫斷面 全鋪式橫斷面 二、路拱橫坡 為了保證路 面上雨水及時(shí)排出，減少雨水對(duì)路面的浸潤和減弱路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路表面應(yīng)做成直線形或拋物線形路拱，路拱橫坡度應(yīng)滿足行車和橫向排水兩方面的要求。 路肩橫坡一般較路面橫坡大 1%，但高速、一級(jí)公路的硬路肩采用與路面行車道相同的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用與路面行車道相同的橫坡。為適應(yīng)這一特點(diǎn)，路面結(jié)構(gòu)通常是分層鋪筑的。 要求：堅(jiān)實(shí)、耐磨、平整、粗糙，對(duì)于瀝青類路面還應(yīng)抗滑、防滲、耐疲勞以及抗高溫變形，低溫開裂的濕度穩(wěn)定性，且滿足最小厚度的要求：如瀝青貫入式 4nimh cm? ，砼面板 18nimh cm? 砂石路面上所鋪的 2～ 30cm 厚的磨耗層厚度不超過 1cm 的簡易瀝青表面處治，不能作為一個(gè)獨(dú)立的層次，應(yīng)看作是面層的一部分。 (2)水泥硅路面 (其板塊之間有拉桿、傳力桿 )，其基層的受力比瀝青類路面小。 (3)對(duì)基層的要求 ①應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，較好的平整度，在寒冷地區(qū)還應(yīng)具有一定的抗凍性和抗低溫開裂性。 ③一般公路的基層寬度比面層每側(cè)至少寬出 25cm(給面層的施工提供工作面，保護(hù)面層 )。 ②各種工業(yè)廢渣混合料：煤渣 (粉煤灰 )+石灰 (二渣 )，外摻碎石 (三渣 )粉煤灰 +石灰 +土 (二灰土 ) ③貧水泥砼：界于普通水泥硅和水泥穩(wěn)定粒料之間，水泥用量較少的一種水泥硅，通常還摻配一定數(shù)量的粉煤灰，與水泥一起構(gòu)成結(jié)合料。 ⑤片石、塊石或圓石。 墊層：介于基層與土基之間的層次 (1)作用： ①調(diào)節(jié)土基的濕度和濕度狀況，改善基層和面層的工作條件，以保證面層和基層的穩(wěn)定性，抗凍脹能力。 (2)設(shè)置條件： ①地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段； ②季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段； ③排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水、泉眼等水文不良的巖質(zhì)挖方路段； ④基層可能受污染的路段。 167。 (P25) 二、路面分類 按面層所用材料區(qū)分：水泥硅路面、瀝青路面、砂石路面等。 總體結(jié)構(gòu)剛度小，在荷載作用下產(chǎn)生較大的彎沉變形，結(jié)構(gòu)本身的抗彎拉強(qiáng)度較低。 14 ③半剛性路面：用水泥、石灰等無機(jī)結(jié)合料處治的土或碎 (礫 )石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，在前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強(qiáng)度和剛度均有較大幅度的增長，但是最終的強(qiáng)度和剛度仍遠(yuǎn)小于水泥硅，則把這種基層和鋪筑在它上面的瀝青面層統(tǒng)稱為半剛性路面，這種基層稱為半剛性基層。 行車荷載 車是道路的服務(wù)對(duì)象，也是使道路曹受損壞的主要原因，因此必須分析汽車的特性及其人對(duì)路面的作用，路面沒計(jì)要考慮的車輛因素： 車輛作用于路面的法向 力，切向力的大小和特性； 不同類型和軸載大小的車輛在路面使用年限內(nèi)的變化情況和數(shù)量。牽扯引式掛車和牽引式半掛車 ) 按軸型分： 牽引車類：貨與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為一整體； 牽引式半拖車類：通過鉸接裝置，在牽扯引車后附加拖車 拖車類：在倉車或牽扯引式半拖車類后附加拖車。通常把輪胎在路 上的投影面作為接觸面，其形狀近 為橢圓形。 接觸壓力 輪胎與路面須上的平均豎向壓力，稱為接觸壓力，假設(shè)為均布的，它受以下幾個(gè)因素的影響： 充氣輪胎的內(nèi)壓力 Pi 一般情況下，接觸壓力 P＝（ ～ ） Pi（ P Pi） P 停＝（ ～ ） Pi； P 動(dòng)＝（ ） Pi 輪胎的類型（花紋為斜線或子午線）和性質(zhì)（新、舊） 軸載的大?。ㄍ喬サ臉?biāo)準(zhǔn)軸載而言） 若輪胎軟而舊或輪胎內(nèi)的實(shí)際內(nèi)壓力比標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓力低得多。 水平力 汽車道路上等速行駛，車輪受到地面給它的滾動(dòng)摩力，路面也相應(yīng)地受到一向后的水平力。 bbS f P?? f:車輪與路面間的附著率，最大值不起過路肌與輪胎之間的附著第數(shù)中，則有： maxmaxQPqp?????? ? 與路面類型，濕度以及行車速度有關(guān) 2232.()P fg? 。 輪載的動(dòng)態(tài)變動(dòng) 以一定車速行駛在路面的車 輛，由于自身的振動(dòng)和路面的不 態(tài)，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳動(dòng)著，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜輪載，時(shí)而小于靜載，輪載的這種動(dòng)態(tài)變動(dòng)，可以似看作為是已態(tài)分布。 3)設(shè)計(jì)中如何考慮動(dòng)力作用的影響？ a、柔性路面設(shè)計(jì)中不考慮動(dòng)力作用的影響； b、剛性路面設(shè)計(jì)中考慮超載和動(dòng)載等因素澤路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)Kc 4)汽車荷載對(duì)路面的多次重復(fù)作用也是一項(xiàng)重要的動(dòng)態(tài)影響。動(dòng)載作用時(shí)間短，路面變形來不及像靜載作用時(shí)那樣充分，故變形較靜載作用時(shí)小，此時(shí)相當(dāng)于 加大了路面的強(qiáng)度 33( 2 5. )fg P? 五、交通分析 交通量：指一定時(shí)間間隔內(nèi)各類車輛通過某一道路橫斷的 數(shù)量。 ()nsii sNPy Ni P? ? ? （ 2－ 8） P35 yi— 軸載換算系數(shù)； ? — 反映軸型和輪組影響的系數(shù) n— 同路面結(jié)構(gòu)特性相關(guān)的系數(shù) 瀝青路面，水泥磚 路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也不同，因而系數(shù) ? 和 n 的取值各不相同。 在路面設(shè)計(jì)中，用輪跡橫向分布系數(shù) y來反映輪跡橫向分布頻率的影響，通常取輪跡覆蓋寬度（約 50cm）即二個(gè)條帶頻率之和稱為輪跡橫向分布系數(shù)。 環(huán)境因素影響 路基土和 路面材料的強(qiáng)度現(xiàn)剛度隨路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度和濕度的變化有時(shí)會(huì)有大幅度的增減。路表溫度的起伏，同氣溫的變化幾乎完全同步，由于太陽輻射熱被路面吸收，路表面的溫度較氣溫高。 瀝青路面： 熱 穩(wěn)定性：氣溫升高，瀝青路面的剛度，強(qiáng)度降低，并易產(chǎn)生車轍、推擠、擁包、波浪等破壞現(xiàn)象。 水泥硅路面 硅路面受溫差的影響，體積會(huì)發(fā)生變化。 167。 設(shè)車輪荷載為一圓形均布垂直荷載，路基為一彈性均度半空間體，則： 圖 B? ：由路基自重 引起的應(yīng)力 Z? ：由輪重 P 引起的應(yīng)力 zB??? ：應(yīng)力之和 21 ZPZD? ? ? ?? ? ?? ?? （ 2－ 10） B Z???? （ 2－ 11） 20 路基工作區(qū)任一點(diǎn)處的垂直應(yīng)力包括由車輪荷載引起的 z? 和由土基自重引起的 B? 兩者的共同作用。 3a k npZ r?? （ 2－ 12） aZ 隨 P 的增加而加大。 三、路基土的應(yīng)力 — 應(yīng)變特性 路基土在荷載作用下，產(chǎn)生的變形包括了彈性變形和塑性變形兩部分，即卸荷后其變形不能完全恢復(fù)到加荷前的狀況。由試驗(yàn)得知，土基的垂直變形 隨壓力P 的增加而增長，其關(guān)系如下： 圖 Ⅰ階段：彈性階段，土基受彈性壓縮，變形發(fā)展緩慢， 11p? 近似呈直線變化。外力作用下的變形增長較快，土基已產(chǎn)生塑性變形。 從 p? 曲線中可知路基土受荷產(chǎn)生的變形中包含著彈塑性變形的非線性性質(zhì) ，但在確定土基的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，采用局部線性化的方法，即土基受外荷作用下的變形值控制在某一范圍內(nèi)（規(guī)范取 1mm? ），并在這微小變形范圍內(nèi)的 p? 曲線視為線性關(guān)系。 圖 1)初始切線模量 itE ：應(yīng)力為零時(shí)的應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的正切，代表加荷時(shí)的應(yīng)力 — 應(yīng)變狀態(tài)； 2)切線模量 tE ：某一應(yīng)力級(jí)處 應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的斜率。反映土基在某一應(yīng)力工作范圍內(nèi)應(yīng)力 — 應(yīng)變的平均狀況。應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的割線模量，反映土的彈性性質(zhì)的特殊的割線模量，可作為路面設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)。 土的流變性 (蠕變性 ) 路基土在荷載作用下的變形，不僅與荷載大小有關(guān)，而且與荷載作用的持續(xù)時(shí) 間有關(guān)。 (2)土基在荷載的重復(fù)作用下，產(chǎn)生的變形積累，可能導(dǎo)致兩種不同的結(jié)果： ①土顆粒之間進(jìn)一步靠攏，土體逐漸密實(shí)，這對(duì)提高土的強(qiáng)度和剛度有利。 出現(xiàn)何種結(jié)果，取決于以下三種因素： a、土的類別和所處的狀態(tài)； b、應(yīng)力水平 (相對(duì)荷載 )：重復(fù)荷載應(yīng)力同一次靜載時(shí)的應(yīng)力極 限強(qiáng)度之比值： 應(yīng)力水平 = 重復(fù)荷載應(yīng)力 =pp? 一次靜載時(shí)的應(yīng)力極限強(qiáng)度 當(dāng) ?? 時(shí)，土體不發(fā)生破壞。即每次荷載作用的持續(xù)時(shí)間和間歇時(shí)間。 土基的承載能力 22 表征土基承載能力的參數(shù)指標(biāo)有回彈模量，地基反映模量和加州承載比(CBR)等。 柔性承載板測定 0E ；土基與壓板之間的接觸壓力為常量 2() pPr a?? 承載板的撓度 ()r 為：200202 (1 )4 (1 )rrapaEpaE????????? 實(shí)際測定中，剛性承載板用得較多，因?yàn)槠鋼隙纫诇y量，壓力容易控制。 200(1 )2 iiPaE ? ????? ( 0? 為土基泊松比 ) 二、地基反應(yīng)模量 K Winkler 地基假設(shè) 土基頂面任一點(diǎn)的彎沉 ，僅同作用于該點(diǎn)的壓力成正比，而同其相鄰點(diǎn)處的壓力尤關(guān)。 材料的 CBR 值是指試料貫入量達(dá) 時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量 23 時(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓力的比值。 167。 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 強(qiáng)度是指材料達(dá)到極限狀態(tài)或出現(xiàn)破壞時(shí)所能承受的最大荷載 (或應(yīng)力 )。 一、抗剪強(qiáng)度： 路面結(jié)構(gòu)層因抗剪強(qiáng)度不足產(chǎn)生破壞的情況有： (1)面層路面結(jié)構(gòu)層較薄，總體剛度不足、土基剪應(yīng)力過大，導(dǎo)致路基路面整體結(jié)構(gòu)發(fā)生剪切破壞； (2)內(nèi)部剪應(yīng)力過大而引起部分結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生剪切破壞； (3)面層材料抗剪強(qiáng)度較低，在受較大的水平推力時(shí)，面層產(chǎn)生縱向或橫向推移的各種剪切破壞。 直剪試驗(yàn)確定 ??、 松散粒料：三軸壓縮試驗(yàn)確定，試件直徑 4dax(