路基工程概論

第二章路基工程概論本章提示：作為路基工程概論，內(nèi)容均為重要知識(shí)點(diǎn)，是后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，需要重點(diǎn)把握公路自然區(qū)劃、路基土的分類及工程特性、干濕類型劃分、土基受力特點(diǎn)及承載力評(píng)價(jià)等知識(shí)點(diǎn)（包括內(nèi)容具體知識(shí)點(diǎn)）。2.1公路自然區(qū)劃2.2路基土的分類2.3路基干濕類型2.4影響路基穩(wěn)定性的因素2.5路基的力學(xué)強(qiáng)度特性及評(píng)價(jià)2.6常見的路基病害全部為重點(diǎn)2.1公路自然區(qū)劃劃分原則1）道路工程特征相似2）地表氣候區(qū)劃差異性3）自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用1.一級(jí)區(qū)劃按自然氣候，全國(guó)輪廓性地理地貌劃分Ⅰ區(qū)——北部多年凍土區(qū)；Ⅱ區(qū)——東部溫潤(rùn)季凍區(qū)；Ⅲ區(qū)——黃土高原干濕過(guò)渡區(qū)；Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)；Ⅴ區(qū)——西南潮暖區(qū)；Ⅵ區(qū)——西北干旱區(qū)；Ⅶ區(qū)——青藏高寒區(qū)。區(qū)劃目的1）為了區(qū)分各地自然區(qū)域的筑路差異，在工程活動(dòng)中采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施和設(shè)計(jì)參數(shù)2）為了在全國(guó)范圍內(nèi)貫徹統(tǒng)一的路基路面設(shè)計(jì)方法2.二級(jí)區(qū)劃二級(jí)區(qū)劃以潮濕系數(shù)為主要分區(qū)依據(jù)，按公路工程的相似性及地表氣候的差異，進(jìn)一步分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和19個(gè)副區(qū)。

潮濕系數(shù)K

式中：R——年降水量，mm；

Z——年蒸發(fā)量，mm；K＞2.01級(jí)過(guò)濕2.0≥K＞1.52級(jí)中濕1.5≥K＞1.03級(jí)潤(rùn)濕1.0≥K＞0.54級(jí)潤(rùn)干0.5≥K＞0.255級(jí)中干0.25≥K6級(jí)過(guò)干3.三級(jí)區(qū)劃劃分的方法有兩種，一種以水熱，地理和地貌為依據(jù)，另一種是以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)，由各省、自治區(qū)自行劃定。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)、沉積形成過(guò)程形成條件物理、力學(xué)性質(zhì)

風(fēng)化巖石地球土地球影響2.2路基土的分類2.2路基土的分類依據(jù)：1）土的顆粒組成特征2）土的塑性指標(biāo)3）土中有機(jī)質(zhì)存在的情況。2.2.1路基土的分類土巨粒土粗粒土細(xì)粒土特殊土漂石土卵石土礫類土砂類土有機(jī)質(zhì)土粘質(zhì)土粉質(zhì)土黃土膨脹土紅粘土鹽漬土分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土四類，細(xì)分為十一種土。表2.1粒組劃分表土類區(qū)分的依據(jù)

一般以主成分粒組進(jìn)行定義，控制主成分粒組的比例在50%以上，而特殊土則分為黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土和凍土，前三者按特殊塑性圖上的位置定名，鹽漬土按含鹽百分率分類。碎石在土類中的位置

碎石是人工開采的土類，一般與礫相近。各種土類的區(qū)分巨粒土和粗粒土粒組含量級(jí)配指標(biāo)細(xì)粒土塑性圖

1.巨粒土巨粒土漂（卵）石巨粒含量100%～75%漂（卵）石夾土巨粒含量75%～50%漂（卵）石質(zhì)土巨粒含量50%~15%漂石粒>50%漂石?！?0%漂石粒>50%漂石粒≤50%漂石粒>卵石粒漂石粒<卵石粒BCbBS1CbS1S1BS1Cb圖2.3巨粒土分類2.粗粒土礫類土礫F<5%含細(xì)粒土礫F=5%~15%細(xì)粒土質(zhì)礫50%≥F>15%細(xì)粒土在塑性圖A線以下圖A線以下細(xì)粒土在塑性圖A線以上圖A線以上GWGPGFGFGMGC1）礫類土圖2.4礫粒土分類2）砂類土GF砂類土砂F<5%含細(xì)粒土礫F=5%~15%細(xì)粒土質(zhì)砂50%≥F>15%細(xì)粒土在塑性圖A線以下細(xì)粒土在塑性圖A線以上SWSPSFSMSC含細(xì)粒土砂F=5%~15%圖2.5砂粒土分類3.細(xì)粒土工程上經(jīng)常以土的塑性圖進(jìn)行分類

A線B線CHCLCHGCLGCHSCLSCHOCLO細(xì)粒土粉質(zhì)土粘質(zhì)土有機(jī)質(zhì)土高(低)液限粉土粗粒組≤25%含礫(砂)高(低)液限粉土粗粒組>25%≤50%高(低)液限粉土粗粒組≤25%含礫(砂)高(低)液限粘土粗粒組>25%,≤50%A線以上有機(jī)質(zhì)高(低)液限粘土A線以下有機(jī)質(zhì)高(低)液限粘土礫粒>砂粒礫粒<砂粒礫粒>砂粒礫粒>砂粒MHGMLGMHSMLSMHMLMHOMLO圖2.7細(xì)粒土分類代號(hào)巨粒土粗粒土細(xì)粒土有機(jī)土特殊土成分代號(hào)漂石B塊石Ba卵石Cb小塊石Cba礫G角礫Ga砂S粉土M粘土C細(xì)粒土（C和M合稱）F粗細(xì)粒土合稱Sl有機(jī)土O黃土Y膨脹土E紅粘土R鹽漬土St級(jí)配和液限高低代號(hào)級(jí)配良好W高液限H級(jí)配不良P低液限L公路用土在設(shè)計(jì)或說(shuō)明書上常以代號(hào)表示表2.2土的基本代號(hào)表注：土類名稱可用一個(gè)基本代號(hào)表示。當(dāng)由兩個(gè)基本代號(hào)構(gòu)成時(shí)，第一個(gè)代號(hào)表示土的主成分，第二個(gè)代號(hào)表示副成分(級(jí)配或液限)。當(dāng)由三個(gè)基本代號(hào)構(gòu)成時(shí)，第一個(gè)代號(hào)表示土的主成分，第二個(gè)代號(hào)表示液限(或級(jí)配)，第三個(gè)代號(hào)表示土中所含次要成分。路基土的工程性質(zhì)巨粒土有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，用以填筑路基是良好的材料。級(jí)配良好的礫石混合料，密實(shí)程度好，強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能滿足要求。除了填筑路基之外，可以用于鋪筑中級(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。砂土無(wú)塑性，透水性強(qiáng)，毛細(xì)上升高度小，具有較大的內(nèi)摩擦系數(shù)，強(qiáng)度和水穩(wěn)定性均好，但砂土粘結(jié)性小，易于松散壓實(shí)困難.砂性土含有一定數(shù)量的粗顆粒，又含有一定數(shù)量的細(xì)顆粒，級(jí)配適宜，強(qiáng)度、穩(wěn)定性等都能滿足要求，是理想的路基填筑材料。粘性土中細(xì)顆粒含量多，土的內(nèi)摩擦系數(shù)小而粘聚力大，透水性小而吸水能力強(qiáng)，毛細(xì)現(xiàn)象顯著，有較大的可塑性。粘性土干燥時(shí)較堅(jiān)硬，施工時(shí)不易破碎。浸濕后能長(zhǎng)期保持水分，不易揮發(fā)，因而承載力小。砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料

粉性土干時(shí)雖有粘性，但易于破碎，浸水時(shí)容易成為流動(dòng)狀態(tài)。毛細(xì)作用強(qiáng)烈，毛細(xì)上升高度大。屬于不良的公路用土。（如必須采用不良材料填筑路基，應(yīng)采取技術(shù)措施改良土質(zhì)并加強(qiáng)排水、采取隔離水等措施。）特殊土用于路基時(shí)必須采取技術(shù)措施加以處理

為什么要界定路基干濕類型2.3路基干濕類型凍脹丘Pingo熱融thaw2.3路基干濕類型路基濕度來(lái)源

原始土具有的自然含水量；大氣降水；地面水；地下水；毛細(xì)上升水；水蒸汽凝結(jié)水；薄膜移動(dòng)水……

路基干濕類型及劃分方法1．路基干濕類型干燥、中濕、潮濕、過(guò)濕

稠度

——土的液限；——土的含水量；——土的塑限。分界稠度

——與土的類型和自然區(qū)劃有關(guān)，可查表獲得干燥中濕潮濕過(guò)濕2.路基干濕類型劃分方法（1）已建公路計(jì)算不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度，與分界稠度比較（2）新建公路路基尚未建成，用路基臨界高度判別。與分界稠度相對(duì)應(yīng)的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。

干燥中濕潮濕過(guò)濕路基自重應(yīng)力：

路基任意點(diǎn)：2.三5路基三的力三學(xué)強(qiáng)三度特三性及三評(píng)價(jià)路基三受力三狀況車輪荷載應(yīng)力：

1）均布荷載

2）集中荷載2.三5路基三的力三學(xué)強(qiáng)三度特三性及三評(píng)價(jià)2.三5.三2路基三工作三區(qū)n=5～10在路三基某三一深三度Za處，三當(dāng)車三輪荷三載引三起的三垂直三應(yīng)力三與路三基土三自重三引起三的垂三直應(yīng)三力相三比所三占比三例很三小，三僅為1/三10三~1三/5時(shí)，三該深三度Za范圍三內(nèi)的三路基三稱為三路基三工作三區(qū)。該深三度隨三車輛三荷載三增大三而增三大，三隨路三面的三強(qiáng)度三和厚三度的三增加三而減三小。對(duì)模三量不三同的三路面三結(jié)構(gòu)三，三應(yīng)將三路面三折算三為與三路基三同一三性質(zhì)三的整三體后三，再三進(jìn)行三計(jì)算三。實(shí)際三工程三中，三常統(tǒng)三稱將三路基三頂面三以下0.三8m范圍三內(nèi)視三為路三基工三作區(qū)三，稱三為路床2.三5.三3路基三土的三應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)匦栽诼啡娼Y(jié)三構(gòu)總?cè)冃稳校粱淖內(nèi)握既艽笕糠秩?，約三占70～95三%。路基三土的三變形三包括彈性三變形和塑性三變形兩部三分?！史蔷€三性工作三區(qū)內(nèi)三：強(qiáng)三度、三穩(wěn)定三性重三要，三壓實(shí)三度提三高。討論三工作三區(qū)？壓入三承載三板試三驗(yàn)用回彈模量三值E來(lái)表三征(局部三線性三化)(1三)初始三切線三模量(2三)切線三模量(3三)割線三模量(4三)回彈三模量車輛三荷載三重復(fù)三作用塑性變形的積累土體逐漸壓密，直至穩(wěn)定，停止增長(zhǎng)逐步發(fā)展的剪切變形，最后達(dá)到破壞取決三于三：(1三)土的三性質(zhì)(類型)和狀三態(tài)(含水三量、三密實(shí)三度、三結(jié)構(gòu)三狀態(tài))；(2三)重復(fù)三荷載三的大三小，三以重三復(fù)荷三載同三一次三靜載三下達(dá)三到的三極限三強(qiáng)度三之比三來(lái)表三示。(3三)荷載三作用三的性三質(zhì)，三即重三復(fù)荷三載的三施加三速度三、每三次作三用的三持續(xù)三時(shí)間三以及重復(fù)三作用三的頻三率。2.三5.三4路基三土承三載能三力評(píng)三價(jià)一般三都采三用一三定應(yīng)三力級(jí)三位下三的抗三變形三能力三來(lái)表三征1.土基三回彈三模量——壓入三承載三板法柔性三壓板剛性三壓板1.三1柔性三壓板在壓板中心處

壓板三邊緣三處1.三2剛性三壓板——常用三（圓三形）2.地基三反應(yīng)三模量承載三板試三驗(yàn)（一三次加三載到三位）3.加州三承載三比(C三BR三)承載三能力三以材三料抵三抗局三部荷三載壓三入變?nèi)蔚娜芰θ碚魅?，并采三用高三質(zhì)量三標(biāo)準(zhǔn)三碎石三為標(biāo)三準(zhǔn)，三以它三們的三相對(duì)三比值三表示CB三R值。——對(duì)應(yīng)于某一貫入度的土基單位壓力——相應(yīng)貫入度的標(biāo)準(zhǔn)壓力(見表2.6)試驗(yàn)三過(guò)程：用一三個(gè)端三部面三積為19三.3三5c三m2的標(biāo)準(zhǔn)三壓頭三，以0.三12三7c三m/三mi三n的速三度壓三入土三中。記錄三每貫三入0.三25三4c三m時(shí)的三單位三壓力三，直三至壓三入深度三達(dá)到1.三27三cm時(shí)為三止。標(biāo)準(zhǔn)三壓力值是三用高三質(zhì)量標(biāo)三準(zhǔn)碎三石由三試驗(yàn)三求得三，其三值如三表2.三6所示三。CB三R值按三式2.三20計(jì)算三。計(jì)三算CB三R值時(shí)三，取貫三入度為0.三25三4c三m，但三是當(dāng)三貫入三度為0.三25三4c三m時(shí)的CB三R值小三于貫三入度三為0.三50三8c三m時(shí)的CB三R值時(shí)三，應(yīng)采三用后三者準(zhǔn)三。表2.三6三CB三R試驗(yàn)三標(biāo)準(zhǔn)三壓力三值貫人值（cm）0.2540.5080.7621.0161.270標(biāo)準(zhǔn)壓力（kPa）7.0310.5513.3616.1718.23表2.三7常用三路基三土的CB三R值表土類CBR（％）級(jí)配良好的礫石，礫石—砂混合料60～80級(jí)配差的礫石，礫石—砂混合料35～60均勻顆粒的礫石和砂質(zhì)礫石粉質(zhì)礫石，礫石—砂—粉土混合料40～80粘土質(zhì)礫石，礫石—砂—粉土混合料級(jí)配練好的砂，礫石質(zhì)砂；粉質(zhì)砂，砂—粉土混合料20～40級(jí)配差的砂或礫石質(zhì)砂15～25粘土質(zhì)砂，石砂—粘土混合料10～20粉土，砂質(zhì)粉土，礫石質(zhì)粉土，貧粘土，砂質(zhì)粘土，礫石質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土5～15無(wú)機(jī)質(zhì)粉土，貧有機(jī)質(zhì)粘土，云母質(zhì)粘土或硅藻土4～8有機(jī)質(zhì)粘土，肥粘土，有機(jī)質(zhì)粉土3～52.三6常見三的路三基病三害路基三工程三的基三本要三求1.整體三穩(wěn)定三性2.強(qiáng)度3.水溫三穩(wěn)定三性4.排水三通暢5.上、三下邊三坡穩(wěn)三定美三觀路基三的主三要病三害1.路基三沉陷路基三自身三沉陷三路基三沉縮三地基三沉陷2.邊坡三滑塌溜方三滑三坡3.碎落三和崩三塌碎落三滑坍三崩三塌4.路基三沿山三坡滑三動(dòng)5.不良三地質(zhì)三和水三文條三件和三自然三災(zāi)害三造成三破壞凍脹三與翻三漿、三泥石三流、三雪崩三、巖三溶、三地震三、特三大暴三雨水三毀等路基三工程三病害三防治1）正三確設(shè)三計(jì)路三基橫三斷面三。2）選三擇良三好的三路基三用土三填筑三路基三，必三要時(shí)三對(duì)路三基上三層填三土作三穩(wěn)定三處理三。3）采三取正三確的三填筑三方法三，充三分壓三實(shí)路三基，三保證三達(dá)到三規(guī)定三的壓三實(shí)度三。4）適三當(dāng)提三高路三基，三防止三水分三從側(cè)三面滲三入或三從地三下水三位上三升進(jìn)三入路三基工三作區(qū)三范圍三。5）正三確進(jìn)三行排三水