【正文】 的函數(shù)。但在應(yīng)力級位較低時，應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線可近似看作是線性的。材料的強(qiáng)度與模量隨齡期而不斷提高，板體性增強(qiáng)，剛度增大。而石灰穩(wěn)定土和各種工業(yè)廢渣混合料的應(yīng)力 — 應(yīng)變特性，同水泥穩(wěn)定類材料相似。 瀝青混合料受到外力作用時，可表現(xiàn)為三種狀態(tài)：一是純彈性體其變形的產(chǎn)生和恢復(fù)是瞬時的，不隨時間而變化；二是粘彈體， 其變形隨時間發(fā)展而衰減，卸載之后變形隨時間增長可全部恢復(fù)；三是彈粘塑性體，其變形隨時間發(fā)展，具有衰減特征，但卸載后存在不可恢復(fù)的塑性變形。 當(dāng)施加的應(yīng)力相當(dāng)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(zhì)，當(dāng)應(yīng)力足夠大，且受荷時間較長時，混合料處于彈性，彈 — 粘性，彈 — 粘 — 塑性等不同性狀；在低溫時，混合料基本上屬彈性體，而在常溫和高溫時則可能相應(yīng)變?yōu)閺?— 粘性或彈 — 粘 — 塑性體。 2)勁度模量 (勁度 )：表示粘性和彈性兩種聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。 瀝青混合料的勁度模量是在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力 — 應(yīng)變關(guān) 系參數(shù)。,()t T t Ts ??? 167。2 7 路面材料的累積變形與疲勞特性 路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)的破壞狀態(tài)有： 彈塑性工作狀態(tài)。重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生塑性變形積累，當(dāng)累積變形起出一定限度時，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)； ，在重復(fù)荷載作用下雖然不產(chǎn)生塑性變形，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微量損傷，當(dāng)微量損傷累積達(dá)到一定限度時，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。 一、累積變形 路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形積累而產(chǎn) 生況陷或車轍，是路面結(jié)構(gòu)的主要病害。 二、疲勞特性 疲勞：彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時，可能在低于靜作用下的報限應(yīng)力值時出現(xiàn)破壞時材料度的降低現(xiàn)象稱為疲勞。 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。 疲勞強(qiáng)度： 出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值。它隨作用次數(shù)的增加低。 疲勞極限： 材料應(yīng)力反復(fù)作用一定次數(shù)后，疲勞強(qiáng)度不再下降， 于穩(wěn)定值，此穩(wěn) 定值稱為疲勞極限。 反復(fù)應(yīng)力低于疲勞極限值時，材料可經(jīng)受應(yīng)力無限多次的作用尷不出現(xiàn)破壞。 水泥硅及無機(jī)結(jié)合料處治的混合料： 疲勞曲線 圖 235 P57 疲勞方程 rff N? ? ??? ?? 瀝青混合料： 控制應(yīng)力：較厚的瀝青面層 控制應(yīng)變：較薄的瀝青面層，隨基層共同產(chǎn)生位移。 曼諾定律： 各級荷載作用下的材料所出現(xiàn)的疲勞損壞可以線性疊加。 27 第三章 一般路基設(shè)計 一般路基：是指在正常的地質(zhì)與水文條件 下，路基填控不超過設(shè)計規(guī)范或技術(shù)手冊所充許的范圍。或指在工程地質(zhì)和水文條良好的地段修筑的填控不大的路基。 一般路基可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?，地質(zhì)情況，直接選用典型斷面圖或設(shè)計規(guī)定，不必進(jìn)行個別論證和驗(yàn)算。 《規(guī)范》：對填方邊坡高度超過 20m，挖方邊坡超過 30m 的路基 (礫石土、砂不超過 12m) (碎、礫石土 ) 均作為路基重點(diǎn)工程來設(shè)計。 167。 路基的類型與構(gòu)造 一、基本的構(gòu)成： 路基寬度 =路面寬 +分隔帶 +路肩 +綠化帶《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》取決于公路等級。 路基高度：是指路壩的填筑厚度或塹的開控深度，是原地面標(biāo)高與路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高標(biāo)的相差數(shù)值。 取決于縱坡設(shè)計與地形。 路基設(shè)計標(biāo)高：新建公路為路基邊緣標(biāo)高；在高超高、加寬地段則為設(shè)置超高，加寬前的路基邊緣標(biāo)高；沒有中央分隔帶的高速，一級公路，為中央分隔的外側(cè)邊緣標(biāo)高。 要求： ①保記最小填土高度 (水文條件不良時 )，使路基處于中濕以上狀態(tài)； ②浸水路壩高度 =設(shè)計洪水位 +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。 取決于地質(zhì)，水文條件，并由邊坡穩(wěn)定性和橫斷面經(jīng)濟(jì)性等因素比較選定。 二、路基的橫斷面 由于填挖情況不同，路基橫斷面典型式可歸納為：路堤，路塹和填挖結(jié)合 (半填半挖 )三種。 167。 路堤設(shè)計 路堤：全部用巖土填筑而成的路基。 一、地基 路基應(yīng)坐落在具有足夠承載力和低壓縮性的地基上，以免基底出現(xiàn)剪切破壞而危及路堤的穩(wěn)定，或者路堤出現(xiàn)過量沉降而影響路面的行駛質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，基巖、礫石土或一般砂土和粘性土地基，基本上符合支承路堤的要求，而對于承 28 載能力不足的地基，好比較潮濕的粘 性土地基，則必須對其進(jìn)行穩(wěn)定性和沉降分析，經(jīng)過地基處理后方可使用。 地基為斜坡，其坡度陡于 1： 5 時，原地面應(yīng)開挖臺階，以防止路堤沿斜坡下滑。臺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)行滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。 二、填料： 修筑路堤的理想填料為水穩(wěn)性好，壓縮性小，便于施。 壓實(shí)以及運(yùn)距短的土、石材料。在選擇填料時，一方面要考慮料源和經(jīng)濟(jì)性；另一方面要顧及填料的性質(zhì)是否適宜。 用不同 (性質(zhì) )的填料筑路基時，應(yīng)遵守下列規(guī)則： (1)不同性質(zhì)的填料應(yīng)分層鋪筑 ，不得混雜亂填 (但可摻配后使用 )，以免形成水囊或滑動面。每種填料層累計總厚不宜小于 。 (2)不同填料的成位安排，應(yīng)考慮路基工作條件，如路堤的浸水或受水位漲落影響的部分，宜盡可能選用透水性較好而不易被水沖蝕的材料，如礫 (卵 )石，砂礫等； (3)透水性較小的土填筑路壩下層時，其頂面應(yīng)做成 4%的雙向橫坡，以保正上層透水性土有排水出路； (4)為防雨水侵蝕沖刷，可采用透水性較小的土包邊，但包邊部分的土應(yīng)與中間部分的一起壓實(shí)，并沒盲溝，以利排水； (5)當(dāng)路堤兩部分填料的顆粒尺寸相差較大時，應(yīng)在其間加設(shè)反濾層 ，防止兩部分填料相互混入，而引起路堤下沉。反濾層可采用砂、礫及碎 (礫 )石等材料，并按兩部分填料的粒徑差別情況，分別做成一層或多層，每層厚度為 ～。 三、矮路堤： (h) 注意水文，地質(zhì)條件的影響，設(shè)計時需滿足最小填土高度。 干燥路基最小填土高度為： 砂性土： ～ 。 粘性土： ～ 。 粉性土： ～ 。 四、一般路堤： (h=～ ) 套用標(biāo)準(zhǔn)圖，注意取土坑的設(shè)置。 當(dāng)填方高度不大，填方 數(shù)量較少，全部填方或部分填方，可以在路基兩側(cè)設(shè)置取土坑，使之與排水溝渠相結(jié)合。 29 《規(guī)范》路線外集中取土范圍和深度，使能兼顧農(nóng)田、水利、漁池建設(shè)和環(huán)境保護(hù)等。平原地區(qū)的高速，一級公路不宜沒路側(cè)取土坑；橋頭引道兩側(cè)不宜設(shè)置敢土坑，特殊情況可在下游一側(cè)高置取土坑，但應(yīng)留有不小于 4m的護(hù)坡道。 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。填方路基設(shè)置路側(cè)設(shè)置取土坑，路基邊緣與取土坑底之高差大于 2m時，對于一般公路應(yīng)設(shè)置護(hù)坡道 (寬 1～ 2m),高速一級公路其護(hù)坡道寬度不小 于 3m. ： (1)直線：即壩頂?shù)狡履_采用一種坡度。適應(yīng)于矮路壩和中等高度路堤。但按堤身的受力條件，邊坡應(yīng)為上部陡下部緩。 (2)折線：符合堤身的受力狀況，上部減小下滑力，下部增加抗滑力。但變坡不宜過多，多了不易施工，坡面也易受沖刷。 (3)臺階形：每隔一定高度設(shè)置寬度不小于 1～ 2m的護(hù)坡道，護(hù)坡道具有 3%外向橫坡。設(shè)置護(hù)坡道可以減少緩流經(jīng)較長坡面的地面水流速，防止坡面沖刷，適于高路堤。 邊坡坡度： 參照表 33 P65 選用 注：沿河浸水路壩，在設(shè)計水往下采用 1： ～ 1:,在 常水位下采用 1：～ 1:。并視水流情況采取邊坡防護(hù)與加固。 五、高路堤 : 填方總高度超過 18m(土質(zhì) )， 20m(石質(zhì) )， 12m(砂礫 )的路基，須特殊 設(shè)計邊坡形式，且進(jìn)行路基穩(wěn)定性驗(yàn)算。 167。 路塹設(shè)計 一、工程地質(zhì)法： 路塹邊坡與路堤邊坡不同，影響其穩(wěn)定性的因素較復(fù)雜，除了開控深度和坡體的巖性或土質(zhì) (強(qiáng)度和密度 )以外，還有地質(zhì)構(gòu)造特征，巖石的風(fēng)化和破碎程度，土層的面因素類，地面水和地下水的作用，當(dāng)?shù)貧夂蚝推扑槌潭龋?dāng)?shù)貧夂驐l件，邊坡的方位等，這些因素都會影響程到路塹邊坡的穩(wěn)定性，必須在設(shè)計邊 坡時綜合考慮。 同時，由于每一段路塹所處的環(huán)境和具體條件不同，各個因素的影響程度便相差殊異，所以在路塹設(shè)計中維以用力學(xué)驗(yàn)算方法來解決問題，而通常采用經(jīng)驗(yàn)法。 工程地質(zhì)法：比照著當(dāng)?shù)鼐哂邢嗤こ痰刭|(zhì)條件而處于極限穩(wěn)定狀態(tài)的自然山坡和穩(wěn)定的已成人工控坡，來確定路塹邊坡的形狀和坡度。 采用這一方法時，一方面要調(diào)查和分析自然山坡和人工挖坡的穩(wěn)定狀態(tài)。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。由于影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多，兩種邊坡的工程地質(zhì)條件不可能完全相同，因此，對比時只能在眾多的因素中抓住主要的或 關(guān)鍵的因素。 二、巖質(zhì)路塹邊坡 調(diào)查內(nèi)容及穩(wěn)定性分析： 巖體結(jié)構(gòu)面對路基不利的情況： 結(jié)構(gòu)面：是指巖體內(nèi)形成的地質(zhì)界面。 巖層的走向：巖層層面志水平面交線的方位角。它表示巖層在空間的延伸方向。 巖層的傾向：垂直走向順傾斜面向下引出一條直線，此直線在水平面的投影的方位角。它表示在空間的傾斜方向。 AB— 走向 CD— 傾向 ? — 傾角 a、結(jié)構(gòu)面的走向與路基走向的夾角 350～ 450； b、傾向路線而傾角大于 100 時。 c、 結(jié)構(gòu)面中夾有軟弱層或水浸水潤層； 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。 (2)巖體的完態(tài)程度 (破碎程度 ) a、巖體的發(fā)育程度：節(jié)理組數(shù)，間距。 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 石、云母 強(qiáng)度遞減 沉積巖 硅質(zhì)、鈣質(zhì)、泥質(zhì) 強(qiáng)度遞減 c．構(gòu)造：巖石組織成的顆粒：細(xì)的優(yōu)于粗的，均質(zhì)的優(yōu)于混雜的，致密的優(yōu)于疏松的，塊石優(yōu)于片石，厚層優(yōu)于薄層。 (5)施工方法： 若采用大爆破壞施工方法，將使坡體受到劇烈的震動作用，增加巖體的破碎程度和裂隙的張開程度，不利于坡體穩(wěn)定，因此，路塹邊坡度要緩于采用一般施工方法的。 31 邊坡坡度： 參考表 38 (P66) 邊坡形狀 a．直線型：適于單一巖層，風(fēng)化和破碎程度相差不大的坡體。 b．折線型 坡高范圍內(nèi)上、下的破碎 c．臺階型 程度有顯著差別 對于軟硬巖層交互層的情況，若交互層次多且薄，或軟層厚而硬層薄，則可按軟層巖石的性質(zhì)設(shè)計為直線形邊坡；若軟層薄而硬層厚則按硬 巖石的性質(zhì)設(shè)計成直線形邊坡，而對軟巖層采取坡面防護(hù)，當(dāng)交互層均很厚，采用臺階型，在不同巖層的分界面處設(shè)置平臺。 三、土質(zhì)挖方邊坡 調(diào)查內(nèi)容： 1)碎 (礫 )石類土的成因 冰川沉積層：碎石與塊石之間聯(lián)結(jié)程度好； 沖積層穩(wěn)定性優(yōu)于積層； 坡積層：由分化巖石組成，其上部較松散，下部常為中等密實(shí)，宜采用不同的坡度。 (2)土的組織結(jié)構(gòu)，土的密實(shí)程度 (表 37 P66)，土中所含雜物，水文條件等。 邊坡坡度： 參照表 36 (P66)選定。 邊坡形狀 1)直線型：地質(zhì)均勻，地質(zhì)水文條件較好。 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階型邊坡。 167。 34 填挖結(jié)合路基設(shè)計 一、橫斷面型式： 填挖結(jié)合的路基橫斷面，兼有路堤和路塹的設(shè)計要求，以上路堤，路塹的設(shè)計要點(diǎn)，均應(yīng)對照采用。 二、提高路基的穩(wěn)定性的辦法： 32 開挖臺階：地面自然橫坡陡于 1： 5 時，或分期修建或改建公路加寬時，新舊路基 填方邊坡的銜接處。 支持結(jié)構(gòu)： A 矮墻路基： 適于挖方邊坡較陡，坡面巖性較差或其良地質(zhì)現(xiàn)象， (軟土地基或冰凍嚴(yán)重地段不宜設(shè)置矮墻路基 ) 作用：支撐邊坡不滑動，減緩邊坡坡度。 可用漿砌或干砌片石，高度不超過 2m,頂寬 ～ 。若坡面為風(fēng)化的巖土，頂寬可適當(dāng)放寬，兼起碎落臺的作用，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，可修筑擴(kuò)肩路基。 護(hù)肩應(yīng)采用當(dāng)?shù)夭灰罪L(fēng)化的片石砌筑，高度一 般不超過 2m，其內(nèi)外坡均直閏，基底面以 1： 5 向內(nèi)傾斜，當(dāng)護(hù)肩高度小于 1m 時，頂寬宜采用 ，當(dāng)高度大于 1m時，頂寬宜采用 1m,護(hù)肩內(nèi)側(cè)應(yīng)填石。 襟邊寬度應(yīng)滿足： 地基地質(zhì)情況 強(qiáng)風(fēng)化的硬 質(zhì)