路基土的特性及設(shè)計(jì)參數(shù)

1、 土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物 搬運(yùn)、沉積搬運(yùn)、沉積 風(fēng)化風(fēng)化 巖石巖石 地球 土土 地球 形成過(guò)程形成過(guò)程 形成條件形成條件 物理、力學(xué)物理、力學(xué) 性質(zhì)性質(zhì) 影響影響 第一節(jié)第一節(jié) 路基土的分類及工程特性路基土的分類及工程特性 1 1、路基土的分類、路基土的分類 1 1、路基土的分類、路基土的分類 u不同粒組的劃分界限及范圍不同粒組的劃分界限及范圍 其中：以其中：以60mm作為作為粗粒組與巨粒組粗粒組與巨粒組的分界；的分界； 以以0.075mm作為作為細(xì)粒組與粗粒組細(xì)粒組與粗粒組的分界；的分界； 2mm是是粗粒組中的礫與

2、砂粒粗粒組中的礫與砂粒的區(qū)分界限；的區(qū)分界限； 0.002mm是是粘粒與粉粒粘粒與粉粒的區(qū)分界限。的區(qū)分界限。 1 1、路基土的分類、路基土的分類 1 1、路基土的分類、路基土的分類 巨粒土巨粒土 粗粒土粗粒土 粗粒土粗粒土 細(xì)粒土塑性圖細(xì)粒土塑性圖 細(xì)粒土細(xì)粒土 粉土粉土 特殊土塑性圖特殊土塑性圖 鹽漬土分類表鹽漬土分類表 凍土分類表凍土分類表 2 2、路基土的工程性質(zhì)、路基土的工程性質(zhì) 節(jié)尾節(jié)尾 路基自重應(yīng)力：路基自重應(yīng)力： Z B 路基任意點(diǎn)：路基任意點(diǎn)： BZ 1、路基受力分析、路基受力分析 2 5 . 21 D Z p z 1）均布荷載）均布荷載 2）集中荷載）集中荷載0.5K ,

3、2 一般 Z P K Z 車輪荷載應(yīng)力：車輪荷載應(yīng)力： 3）層狀體系理論求解均布荷載的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算更加準(zhǔn)確）層狀體系理論求解均布荷載的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算更加準(zhǔn)確 在路基某一深度在路基某一深度Za處，當(dāng)處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與與路基土自路基土自 重引起的垂直應(yīng)力重引起的垂直應(yīng)力相比大于等于相比大于等于0.1時(shí)對(duì)應(yīng)的深度，該深度時(shí)對(duì)應(yīng)的深度，該深度Za 范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)路基稱為路基工作區(qū)。 概念：概念： 該深度該深度Za隨車輛荷載增大而隨車輛荷載增大而 增大，隨路面的強(qiáng)度和厚度增大，隨路面的強(qiáng)度和厚度 的增加而減小。的增加而減小。 工作區(qū)內(nèi)：強(qiáng)度、穩(wěn)定性重要

4、，壓實(shí)度提高。工作區(qū)內(nèi)：強(qiáng)度、穩(wěn)定性重要，壓實(shí)度提高。 討論工作區(qū)？討論工作區(qū)？ 對(duì)模量不同的路面結(jié)構(gòu)對(duì)模量不同的路面結(jié)構(gòu) ，應(yīng)將，應(yīng)將 路面折算為與路基同一性質(zhì)的整路面折算為與路基同一性質(zhì)的整 體后，再進(jìn)行計(jì)算。體后，再進(jìn)行計(jì)算。 5.2 0 1 1 E E hh i n i i 要求：要求： 建議：建議： 由于簡(jiǎn)化公式誤差很大，由于簡(jiǎn)化公式誤差很大， 建議采用層彈性體系程序建議采用層彈性體系程序 計(jì)算荷載應(yīng)力。計(jì)算荷載應(yīng)力。 面層 基層 路路 基基 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 上路床 下路床 上路堤 下路堤 上基層 底基層 上面層 中面層 下面層 30cm 50cm90cm 70cm 7080cm 路基工

5、作區(qū) 1、基本概念、基本概念 路路 面面 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 路床 路堤 路基設(shè)施 路基 材料結(jié)構(gòu) 必要的功能層 0.5K,3一般 KnP Z a l pa E r 0 0 2 0 21 l pa E r a 41 0 2 0 l pa E 21 4 0 2 0 路基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線路基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線 （a）柔性承載板）柔性承載板 （b）剛性承載板）剛性承載板 p r P r 2 p r pa ar 1 2 22 節(jié)尾節(jié)尾 1）路基水的來(lái)源 路基水的來(lái)源示意圖 凍脹丘凍脹丘 Pingo 熱融熱融thaw 路基凍脹路基凍脹 路面開裂路面開裂 2）路基水溫狀況變化相應(yīng)

6、的措施 土的工作狀態(tài)。 JTG D30-2015用路基工作區(qū) 和地下水位確定濕度。 )( )( PL L c ww ww w 0)( PL ww 路基濕度路基濕度平衡濕度狀況平衡濕度狀況 竣工竣工23年年 路基實(shí)際的設(shè)計(jì)狀態(tài)路基實(shí)際的設(shè)計(jì)狀態(tài)平衡濕度狀況，與回彈模量室內(nèi)試平衡濕度狀況，與回彈模量室內(nèi)試 驗(yàn)條件不完全一致驗(yàn)條件不完全一致, ,因此：因此： 路基濕度設(shè)計(jì)狀態(tài)路基濕度設(shè)計(jì)狀態(tài) 回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)條回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)條 件濕度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）件濕度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)） u平衡濕度狀態(tài)下的路基回彈模量平衡濕度狀態(tài)下的路基回彈模量= = 標(biāo)準(zhǔn)條件下的模量標(biāo)準(zhǔn)條件下的模量濕度調(diào)整系數(shù)濕度調(diào)整系數(shù)(TMI)(

7、TMI) 1）采用基質(zhì)吸力指標(biāo)的原因）采用基質(zhì)吸力指標(biāo)的原因 11 dd w ssw SS G d w w w s w SG e 1 1 s w s w ds d ww S G 三者三者 關(guān)系式關(guān)系式 基于非飽和土力學(xué)中土水特性曲線理論預(yù)估路基濕度基于非飽和土力學(xué)中土水特性曲線理論預(yù)估路基濕度 如何確定如何確定 基質(zhì)吸力？基質(zhì)吸力？ 0 100 200 300 400 500 600 700 0.010.020.030.040.050.0 地下水位(m) 基質(zhì)吸力(kPa) 路基相對(duì)高度大于路基相對(duì)高度大于12m時(shí)，路基土基質(zhì)吸力主要與氣候指標(biāo)時(shí)，路基土基質(zhì)吸力主要與氣候指標(biāo) 相關(guān)，包括相關(guān)，

8、包括平均相對(duì)濕度、降雨天數(shù)和濕度指數(shù)平均相對(duì)濕度、降雨天數(shù)和濕度指數(shù)TMI。 / TMI m h mw hy e 地下水位控制的基質(zhì)吸力預(yù)估模型地下水位控制的基質(zhì)吸力預(yù)估模型 氣候因素控制的基質(zhì)吸力預(yù)估模型氣候因素控制的基質(zhì)吸力預(yù)估模型 6）基質(zhì)吸力計(jì)算方法）基質(zhì)吸力計(jì)算方法 wPI 00.300419.07133.4515.0 0.50.300521.50137.3016.0 50.300663.50142.5017.5 100.300801.00147.6025.0 200.300975.00152.5032.0 500.3001171.20157.5027.8 節(jié)尾節(jié)尾 2. 路基工作區(qū)

9、路基工作區(qū) he- aa ZZ 路基設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)毛細(xì)水上升高度（路基設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)毛細(xì)水上升高度（h h0 0）、路）、路 基工作區(qū)相互關(guān)系確定濕度狀況類型。基工作區(qū)相互關(guān)系確定濕度狀況類型。 毛細(xì)水上升高度毛細(xì)水上升高度 由海森公式預(yù)估由海森公式預(yù)估 0 1 0 C h ed h0 毛細(xì)水上升高度（毛細(xì)水上升高度（m）；）； e 土的空隙比；土的空隙比； d10 土的有效粒徑；土的有效粒徑； C 系數(shù)，一般取系數(shù)，一般取110-5510-5（m2）。）。 毛細(xì)水上升高度，可采用推薦值，也可采用調(diào)查值。毛細(xì)水上升高度，可采用推薦值，也可采用調(diào)查值。 0.620.9510.1818.6868.26粘土

10、粘土 0.740.9911.1718.9233.36粉土粉土 0.901.0012.9914.350.81.2粘土質(zhì)砂粘土質(zhì)砂 0.810.9512.8115.000.80.9砂砂 飽和度飽和度Sr 含水量含水量（）（） 毛細(xì)水上升最大高度毛細(xì)水上升最大高度 h0（m） 土質(zhì)類型土質(zhì)類型 潮濕類濕度推薦表潮濕類濕度推薦表 節(jié)尾節(jié)尾 試試 件件 荷載傳感器荷載傳感器 活塞桿活塞桿 球座球座 鋼球鋼球 外置外置LVDT LVDT托架托架 活塞套管活塞套管 三軸室三軸室 系桿系桿 試件底座試件底座 O形環(huán)形環(huán) 試件頂蓋試件頂蓋 多孔透水石多孔透水石 真空引管真空引管 重復(fù)荷載加載器重復(fù)荷載加載器 多

11、孔透水石多孔透水石 橡皮膜橡皮膜 l pa E r 0 0 2 0 21 l pa E r a 41 0 2 0 l pa E 21 4 0 2 0 p r pa ar 1 2 22 n i i n i i l p a E 1 1 2 00 1 2 試試 件件 荷載傳感器荷載傳感器 活塞桿活塞桿 球座球座 鋼球鋼球 外置外置LVDT LVDT托架托架 活塞套管活塞套管 三軸室三軸室 系桿系桿 試件底座試件底座 O形環(huán)形環(huán) 試件頂蓋試件頂蓋 多孔透水石多孔透水石 真空引管真空引管 重復(fù)荷載加載器重復(fù)荷載加載器 多孔透水石多孔透水石 橡皮膜橡皮膜 N/m3 MPa/m l p k %100 0 p

12、 p CBR 資料來(lái)源資料來(lái)源關(guān)系式關(guān)系式附注附注 殼牌石油公司殼牌石油公司 為為動(dòng)彈性模量動(dòng)彈性模量 為為靜彈性模量靜彈性模量 英國(guó)英國(guó)TRRL為為動(dòng)彈性模量動(dòng)彈性模量 美國(guó)地瀝青協(xié)會(huì)法美國(guó)地瀝青協(xié)會(huì)法 AI為為動(dòng)彈性模量動(dòng)彈性模量 CBRE10 0 0 E CBRE5 0 0 E 64. 0 0 )(6 .17CBRE 0 E CBRE5 .10 0 三軸不排水三軸不排水 示意圖示意圖 三軸固結(jié)三軸固結(jié) 不排水不排水 示意圖示意圖 節(jié)尾節(jié)尾 1 1、我國(guó)公路用土如何進(jìn)行類型劃分？土的粒組又如何區(qū)分？、我國(guó)公路用土如何進(jìn)行類型劃分？土的粒組又如何區(qū)分？ 2 2、不同路基土有何工程特點(diǎn)？如何根

13、據(jù)因地取材的原則選擇路基填料？、不同路基土有何工程特點(diǎn)？如何根據(jù)因地取材的原則選擇路基填料？ 3 3、什么是路基平衡濕度？如何確定路基的平衡濕度狀態(tài)？、什么是路基平衡濕度？如何確定路基的平衡濕度狀態(tài)？ 4 4、何謂路基工作區(qū)、何謂路基工作區(qū)? ?當(dāng)工作區(qū)深度大于路基填土高時(shí)應(yīng)采取何措施？為什么？當(dāng)工作區(qū)深度大于路基填土高時(shí)應(yīng)采取何措施？為什么？ 5 5、一土路修建在、一土路修建在4 4 區(qū)，黏性土，地下水位高區(qū)，黏性土，地下水位高1.8m1.8m，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)路基高度分別為，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)路基高度分別為 2.5m2.5m、2.0m2.0m、1.5m1.5m時(shí)，路基的平衡濕度是多少？時(shí)，路基的平衡濕度是多少？

14、 6 6、一公路修筑在、一公路修筑在1 1 區(qū)，粉性土，地下水位高區(qū)，粉性土，地下水位高1.8m1.8m，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)路基高度分別為，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)路基高度分別為 2.5m2.5m、2.0m2.0m、1.5m1.5m時(shí)，路基平衡濕度狀態(tài)可能是什么狀？時(shí)，路基平衡濕度狀態(tài)可能是什么狀？ 7 7、已知道路路面結(jié)構(gòu)為、已知道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC+ 6cmAC +8cmAC +38cm 4cmAC+ 6cmAC +8cmAC +38cm 水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定碎石+20cm +20cm 二灰二灰 土，抗壓模量分別為土，抗壓模量分別為1800MPa1800MPa、1600MPa1600MPa、1400MPa1400MPa、1900MPa1900MPa、和、和900MPa900MPa，路基，路基 模量為模量為45MPa45MPa，路基高度為，路基高度為3.0m