路基路面工程重點難點分析

1、§ 1-1道路工程發(fā)展概況、古代道路發(fā)展概況1 .道路：4000多年前：車和行車的路商代：驛道傳送西周：以都市為中心秦代：大修馳道、直道西漢：驛亭3萬處唐代：以長安為中心的驛道網(wǎng)清末：修建了簡陋的公路1912-1949: 13 萬 km,通車 8 萬 km2 .路面結(jié)構(gòu)：我國古代：條石、塊石和石板歐洲：石料20世紀(jì)：形成新的學(xué)科分支、我國路基路面工程的成果1 .公路自然區(qū)劃：7大區(qū)2 .土的工程分類：巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土3 .路基強度與穩(wěn)定性：以回彈模量作為評價路基強度與穩(wěn)定性的力學(xué)指標(biāo)。4 .高路堤修筑技術(shù)與支擋結(jié)構(gòu)：5 .軟土地基穩(wěn)定技術(shù)：6 .巖石路基爆破技術(shù)：7 .

2、瀝青路面結(jié)構(gòu)：60年代初，揭開了用國產(chǎn)瀝青筑路的序幕。早期的瀝青路面薄層表面處治層。70年代末，逐步形成了以貫入式路面為主的瀝青路面承重結(jié)構(gòu)80年代末采用總厚度超過70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。形成了瀝青路面整套技術(shù)。8 .水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)：9 0年代中期，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。在我國形成丁關(guān)于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整套技術(shù)。10 柔性路面設(shè)計理論與方法:在力學(xué)理論基礎(chǔ)方面，建立了彈性力學(xué)多層結(jié)構(gòu)承受多個圓形荷載的分析系統(tǒng)。11 . 剛性路面設(shè)計理論與方法:在力學(xué)基礎(chǔ)理論方面，運用解析法及有限元法建立彈性力學(xué)層狀結(jié)構(gòu)，彈性地基板體結(jié)構(gòu)模型。12 .半剛性路面結(jié)構(gòu):一種主要的結(jié)構(gòu)型式。13 .

3、路面使用性能與表面特性:路面的平整度、破損程度、承載能力及抗滑性能。14 . 路面養(yǎng)護(hù)管理：路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、項目和路網(wǎng)級優(yōu)化管理決策三、引起重視的學(xué)科1 材料科學(xué)：材料微觀結(jié)構(gòu)研究，復(fù)合材料研究。2 巖土工程學(xué)：土力學(xué)、巖石力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等。3 結(jié)構(gòu)分析理論：設(shè)計由經(jīng)驗為主演變成以結(jié)構(gòu)分析理論為主。4 機(jī)電工程：施工裝備的性能與施工工藝。5 自動控制與量測技術(shù)：在施工過程中嚴(yán)格控制各項指標(biāo)。6 .現(xiàn)代管理科學(xué)：大型的管理系統(tǒng)，對區(qū)域范圍內(nèi)路基路面工程各個階段的信息進(jìn)行跟蹤、采集、存儲、處理、定期作評估和預(yù)測。§ 1-2路基路面工程的特點1 . 路基定義：在天然地表

4、面按道路的設(shè)計線形（ 位置 ） 和設(shè)計橫斷面（ 幾何尺寸 ） 的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。2 .路面定義：在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。3 .特點：路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路面結(jié)構(gòu)層的存在又保護(hù)了路基。路基和路面相輔相成。路基與路面工程工程數(shù)量十分可觀。路面結(jié)構(gòu)在道路造價中所占比重很大，達(dá)到30左右。路基路面是一項線形工程，決定了路基與路面工程復(fù)雜多變的特點。一、承載能力要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及其各組成部分具有與行車荷載相適應(yīng)的承載能力。結(jié)構(gòu)承載能力包括強度與剛度兩方面。強度抵抗車輪荷載引起的各個部位的各種應(yīng)力。剛度在車輪荷載作用下不發(fā)生過量的變形。二、穩(wěn)定性1. 在

5、地表上開挖或填筑，改變原地層結(jié)構(gòu)。2. 大氣降水使得路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的濕度狀態(tài)發(fā)生變 化。3. 大氣溫度周期性的變化對路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響如凍脹、翻漿。三、耐久性路基路面工程從規(guī)劃、設(shè)計、 施工至建成通車需要較長的時間，因此路基路面工程應(yīng)具有耐久的性能。四、路面表面平整度影響行車安全，行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。五、抗滑性能：摩擦系數(shù)。§ 1-3 影響路基路面穩(wěn)定的因素1 地理條件：公路沿線的地形、地貌和海拔高度平原區(qū)地勢平坦，路基需要保持一定的最小填土高度。2 地質(zhì)條件：3 氣候條件：氣溫、降水、濕度4 水文和水文地質(zhì)條件：河流洪水位，常水位5 .土的類別：不同的土

6、類具有不同的工程性質(zhì)。§ 1-4路基土的分類1 . 土的分類2 .公路用土的工程性質(zhì)巨粒土：高強度、穩(wěn)定性。礫石混合料：強度、穩(wěn)定性滿足要求。砂土：無塑性，壓實困難。砂性土：粗、細(xì)顆粒適宜，理想材料。粉性土：粉土顆粒，毛細(xì)作用強烈。需改良使用。粘性土：細(xì)顆粒含量多重粘土：§ 1-5公路自然區(qū)劃、公路自然區(qū)劃的制定原則1 . 道路工程特征相似性原則2 .地表氣候區(qū)域差異性原則3 .自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則、公路自然區(qū)劃的劃分 我國公路自然區(qū)劃分為三個等級。1 . 一級區(qū)劃：七個一級區(qū)I北部多年凍土區(qū)； n東部溫潤季凍區(qū)； m黃土高原干濕過渡區(qū) IV東南濕熱區(qū)；

7、v西南潮暖區(qū)；VI西北干旱區(qū)；W青藏高寒區(qū)。2 .二級區(qū)劃:依據(jù)潮濕系數(shù)K,將全國分為33個二級區(qū)和18個二級副區(qū)。3 .三級區(qū)劃：1)以水熱、地理和地貌為依據(jù)，分為若干個具有相似性的區(qū)域單元；2)以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)分為若干個類型單元。§ 1-6路基水溫狀況及干濕類型一、路基濕度來源(1) 大氣降水；(2) 地面水；(3) 地下水；(4) 毛細(xì)水；(5) 水蒸汽凝結(jié)水；(6) 薄膜移動水。二、大氣溫度對路基水溫狀況的影響凍脹 : 沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移使路動， 并積聚在該處。這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)尤為嚴(yán)重。積聚

8、的水凍結(jié)后體積增大，基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。翻漿 : 春暖化凍時，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)的承載能力便大大降低。經(jīng)重車反復(fù)作用，路基路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。三、路基干濕類型1 . 干濕狀態(tài)干燥、中濕、潮濕和過濕。要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。2 .分界標(biāo)準(zhǔn)干濕類型以分界稠度Wcl、Wc2和Wc3來劃分稠度Wc定義：土的含水量W與土的液限W1之差與土的塑限WP與液限之差WL的比值。即wc=(wL-w)/(wL-wp) ()3 .公路干濕類型確定:

9、1)對于原有公路，按不利季節(jié)路槽底面以下 80cm深度范圍內(nèi)路基土的平均稠度確定2）對于新建道路，可用路基臨界高度為標(biāo)準(zhǔn)來確定。路基臨界高度：與分界稠度相對應(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§ 1-7路面結(jié)構(gòu)及層位功能一、路面橫斷面1 .槽式橫斷面2 .全鋪式橫斷面二、路拱橫坡度路拱：橫坡度：行車、排水三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能1 .面層特點：直接同行車和大氣接觸，承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，受到降水的浸蝕和氣溫變化的影響。要求：具備較高的結(jié)構(gòu)強度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，耐磨，不透水；其 表面還應(yīng)有良好的抗滑性和平整度。材

10、料：水泥混凝土、瀝青餛凝土、瀝青碎（礫）石混合料、砂礫或碎石摻土或不摻土的混合料以 及塊料等。分層：分兩層或三層鋪筑。水泥混凝土路面也有分上下兩層鋪筑。2 .基層特點：承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力，并擴(kuò)散到下面的墊層和土基中去。要求：是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，具有足夠的強度和剛度，并具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力，具有足夠 的水穩(wěn)定性。材料：主要有各種結(jié)合料（如石灰、水泥或瀝青等）穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎（礫）石、貧水泥混凝土、天然砂 礫、各種碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣（如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等）和土、 砂、石所組成的混合料等。分層：分兩層或三層。3 .墊層特點：改善土基的濕度和溫度狀況

11、；擴(kuò)散基層傳下的荷載應(yīng)力。要求：要求：水穩(wěn)性、隔溫性。材料：松散粒料，砂、礫石；穩(wěn)定類墊層，水泥、石灰穩(wěn)定。§ 1-8路面的等級與分類一、路面類型面層類型適用范圍瀝青混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路水泥混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四 級公路瀝青貫入、瀝青碎石 瀝青表面處治三級公路、四級公路砂石路面四級公路二、路面分類1 .柔性路面總體結(jié)構(gòu)剛度較小，產(chǎn)生較大的彎沉變形，抗彎拉強度較低，土基承受較大的單位壓力。主要靠抗壓強度和抗剪強度承受車輛荷載的作用。包括各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層、碎 （礫）石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。2 .剛性路面主要指用

12、水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)?？箯澙瓘姸雀?，較高的彈性模量，較大的剛性。豎向彎沉較小，路面結(jié)構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強度承受車輛荷載，通過板體的擴(kuò)散分布作用，傳遞給基礎(chǔ)上的單位壓力較柔性路面小得多。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。前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強度和剛度均有較大幅度的增長，但是最終的強度和剛 度仍遠(yuǎn)小于水泥混凝土。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)§ 2-1行車荷載一、車輛的種類分為客車與貨車兩大類?？蛙嚕盒】蛙嚒⒅锌蛙嚺c大客車。貨車：整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計一一

13、軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。二、車輛的軸型我國公路與城市道路路面設(shè)計規(guī)范中以 100kN作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸重。三、汽車對道路的靜態(tài)壓力1 .汽車處于停駐狀態(tài)下一一靜態(tài)壓力。垂直壓力P：與汽車輪胎的內(nèi)壓力Pi、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀、 輪載的大小等有輪胎與路面接觸面上的壓力p內(nèi)壓力Pi ,約為Pi。2 .接觸壓力直接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。3 .輪胎與路面的接觸面形狀近似于橢圓形，在工程設(shè)計中采用圓形接觸面積。4 .當(dāng)量的圓將車輪荷載簡化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓力作為接觸壓力p,輪胎與路面接觸圓的半徑可以按式確定。單圓荷載：對于雙輪組車軸，每一側(cè)的雙輪用一

14、個圓表示；雙圓荷載：每一側(cè)的雙輪用兩個圓表示。5 .標(biāo)準(zhǔn)軸載我國現(xiàn)行路面設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載BZJ100的P=100/4kN, p=700kPadioo=0.213m, Doo=0.302m四、運動車輛對道路的動態(tài)影響運動狀態(tài)的汽車：垂直靜壓力、水平力、振動力。動力影響還有瞬時性的特征。6 .水平力以及路面與車輪之間的附著系數(shù)(I)有變異系數(shù)越小。車輪施加于路面的各種水平力 Q值與車輪的垂直壓力P, 關(guān)，其最大值Qma/會超過P與小的乘積，即：QmaX P(|)7 .動載特性其變異系數(shù)：(1)行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大；(2)路面的平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大；(3)車輛的振動特

15、性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好, 沖擊系數(shù)：振動輪載的最大峰值與靜載之比。8 .瞬時性左右。五、交通分析1 .交通量交通量是指一定時間問隔內(nèi)通過道路某一斷面的車輛總數(shù)2 .交通量預(yù)測目. 里N1,設(shè)計年限內(nèi)累計交通量 Ne可在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過調(diào)查分析確定初始年平均日交通 以按式()預(yù)估：3 .標(biāo)準(zhǔn)軸載等效換算汽車的軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。我國瀝青路面和水泥混凝土路面規(guī)范均以單軸 100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。各級軸載等效換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載所依據(jù)的原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下，要達(dá)到相同的疲勞損壞程度。4 .軸跡橫向分布輪跡橫向分布的

16、圖形和峰值：交通的渠化程度，它隨許多因素變化，諸如：交通組織類型(不分車道混合交通，劃標(biāo)線分道行駛或設(shè)分隔帶分道行駛 )、車道寬、交通密度、交通組成、車速以 及司機(jī)的駕駛習(xí)慣和經(jīng)驗等。§ 2-2環(huán)境因素影響1 .溫度變化對路面的影響2 .溫度變化預(yù)測3 .大氣濕度§ 2-3 土基的力學(xué)強度特性一、路基受力狀況路基：自重、輪重。設(shè)計：路基受力在路基彈性限度范圍內(nèi)。PZ21 2.5 -輪載引起的垂直應(yīng)力：D自重垂直應(yīng)力： 路基任意點： 二、路基工作區(qū)概念： 在路基某一深度處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小(1/10-1/5 )，該深度范圍內(nèi)的

17、路基稱為應(yīng)力工作區(qū)。工作區(qū)內(nèi)：強度、穩(wěn)定性重要，壓實度提高。三、路基土的應(yīng)力應(yīng)變特性路基土變形：彈性、塑性試驗：壓入承載板試驗和三軸壓縮試驗：繪應(yīng)力與回彈變形的關(guān)系非線性。應(yīng)力應(yīng)變特性：非線性、彈塑性模量：初始切線模量、切線模量、割線模量、回彈模量四、重復(fù)荷載對路基土的影響塑性變形積累：土的性質(zhì)、相對荷載、荷載作用的性質(zhì)。§ 2-4 土基的承載能力土基承載能力：路基頂面在一定應(yīng)力級位下抵抗變形的能力。一、土基回彈模量反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。測定：圓形承載板柔性壓板：土基與壓板之間的接觸壓力為常量。剛性壓板：壓板下土基頂面的撓度為等值。承載板直徑：車輪的輪印當(dāng)量圓直徑

18、。二、地基反應(yīng)模量文科勒地基：土基頂面任一點的彎沉僅同該點的垂直壓力成正比，而與其他相鄰點處的壓力無關(guān)。K=p/l承載板試驗測定(一次加載到位)。KR=三、加州承載比以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)碎石為標(biāo)準(zhǔn)，以它們的相對比值表示CBFRgo19.2cm 壓頭0.127cm/min 單位0.254cm1.27cmp對應(yīng)于某一貫入度的土基單位壓力；Ps 相應(yīng)貫入度的標(biāo)準(zhǔn)壓力。CBR式驗：室內(nèi)和室外試驗§ 2-5 路基的變形、破壞及防治一、路基的主要病害1 路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落。路基的沉陷：一是路基本身的壓縮沉降；二是由于路基下部天然

19、地面承載能力不足，在路基自用下引起沉陷或向兩側(cè)擠出而造成的。2 邊坡滑塌路基邊坡滑塌分為溜方與滑坡兩種情況。1) 溜方：由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成。主要是由于流動水沖刷邊坡或施工不當(dāng)而引起的。2) 滑坡：一部分土體在重力作用下沿某一滑動面滑動?；轮饕怯捎谕馏w的穩(wěn)定性不足所引起的。3) 碎落和崩塌：路塹邊坡風(fēng)化巖層表面從坡面上剝落。4) 路基沿山坡滑動：整個路基沿傾斜的原地面向下滑動。5) 不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞二、路基病害防治1 正確設(shè)計路基橫斷面。2選擇良好的路基用土填筑路基。3采取正確的填筑方法，保證達(dá)到規(guī)定的壓實度。4適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上

20、升進(jìn)入路基工作區(qū)范圍。5正確進(jìn)行排水設(shè)計。6必要時設(shè)計隔離層隔絕毛細(xì)水上升，設(shè)置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積，砂墊層以疏干土基。7采取邊坡加固、修筑擋土結(jié)構(gòu)物、上體加筋等防護(hù)技術(shù)措施，以提高其整體穩(wěn)定性。§ 2-6 路面材料的力學(xué)強度特性路面所用的材料，按其不同的形態(tài)及成型性質(zhì)大致可分為三類：(1)(1) 松散顆粒型材料及塊料；(2)(2) 瀝青結(jié)合料類；(3)(3) 無機(jī)結(jié)合料類。一、抗剪強度材料的抗剪強度由摩擦阻力和粘結(jié)力兩部分組成，摩擦阻力與作用在剪切面上的法向正應(yīng)力成正比。瀝青混合料：礦質(zhì)顆粒之間的摩擦阻力，粒料與瀝青的粘結(jié)力以及瀝青膜之間的粘滯阻力共同形成抗剪強度。瀝青

21、混合料的抗剪強度與瀝青的粘度、用量、試驗溫度、加荷速率等因素有關(guān)?；旌狭现械牡V質(zhì)粒料因有瀝青涂敷，其摩阻力比純粒料有所下降。瀝青含量越多，小值下降越 多，而集料級配良好，富有棱角時，有助于提高摩阻角。二、抗拉強度瀝青路面、水泥混凝上路面及各種半剛性基層在氣溫急驟下降時產(chǎn)生收縮，這些收縮變形受到約束阻力時，將在結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生拉力，當(dāng)材料的抗拉強度不足以抵抗上述拉應(yīng)力時，路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生拉伸斷裂。路面材料的抗拉強度：混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力所提供，采用直接拉伸或間接拉伸試驗，測繪應(yīng)力一應(yīng)變曲線，取曲線的最大應(yīng)力值為抗拉強度。直接拉伸試驗：混合料制成圓柱形試件。間接拉伸試驗：劈裂試驗。瀝青混合料在常溫條件

22、下，試驗溫度增加，抗拉強度減??；在負(fù)溫條件下，溫度降低，抗拉強度增大。三、抗彎拉強度用水泥混凝土，瀝青混合料以及半剛性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層，在車輪荷載作用下，處于受彎曲工作狀態(tài)。由車輪荷載引起的彎拉應(yīng)力超過材料的抗彎拉強度時，路面會產(chǎn)生彎曲斷裂。路面材料的抗彎拉強度，通過簡支小梁試驗評定。四、應(yīng)力應(yīng)變特性1. 碎、礫石材料1) 由三軸壓縮試驗所得到的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)力應(yīng)變特性具有明顯的非線性特征。碎、礫石材料的回彈模量值同材料的級配、顆粒形狀、密實度等因素有關(guān)。密實度越高，模量值越大；顆粒棱角多，模量高。2. 水泥混凝土和無機(jī)結(jié)合料混合料采用單軸、三軸壓縮小梁試驗方法。3. 混合料中的瀝青具

23、有依賴于溫度和加荷時間的粘一彈性性狀瀝青混合料在荷載作用之下的應(yīng)變具有隨溫度和荷載作用時間而變化的特性。當(dāng)瀝青混合料受力較小，且力的作用時間十分短暫時，處于彈性狀態(tài)并兼有彈粘性性質(zhì)。當(dāng)瀝青混合料受力較大，且力的作用時間較長時，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出彈性， 彈粘性和彈粘塑性等不同性狀。應(yīng)力應(yīng)變特性關(guān)系：勁度模量St,T 表征。瀝青混合料的勁度模量實質(zhì)上就是在特定溫度與特定加荷時間條件下的常量參數(shù)。瀝青混合料的勁度模量可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀缓徒煌l件，選擇恰當(dāng)?shù)脑囼灉囟群图雍蓵r間，用單軸壓縮，三軸壓縮或小梁試驗方法進(jìn)行測定。§ 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

24、能出現(xiàn)的破壞圾限狀態(tài)有二類：1. 彈塑性工作狀態(tài)，塑性變形的累積，破壞極限狀態(tài)；2. 彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微量損傷疲勞斷裂破壞極限狀態(tài)。水泥混凝土路面彈性工作狀態(tài)出現(xiàn)疲勞破壞；瀝青路面在低溫環(huán)境中彈性工作狀態(tài)出現(xiàn)疲勞破壞，在高溫環(huán)境中彈塑性工作狀態(tài)出現(xiàn)累積變形。在季節(jié)性溫差很大的地區(qū)，瀝青路面兼有疲勞破壞和累積變形兩種極限狀態(tài)。無機(jī)結(jié)合料處治的半剛性路面材料彈性狀態(tài)疲勞破壞；粘土為結(jié)合料的碎、礫石路面彈塑性狀態(tài)塑性變形的累積。一、累積變形1 . 碎、礫石混合料碎、礫石混合料在重復(fù)應(yīng)力作用下的塑性變形累積規(guī)律同細(xì)粒土相似。級配不良、顆粒尺寸單一的混合料，在應(yīng)力重復(fù)作用很多次以后，塑性變形

25、仍有增大趨勢。含有細(xì)粒過多的混合料，由于混合料密實度降低，變形累積過大，因此均不宜用于修筑路面。2 .瀝青混合料重復(fù)應(yīng)力作用下變形累積：單軸壓縮試驗或重復(fù)作用三軸壓縮試驗來進(jìn)行。影響累積變形的因素，除了溫度、應(yīng)力大小以及加荷時間之外，同集料的狀況也有關(guān)系。二、疲勞特性疲勞破壞：路面材料在低于極限抗拉強度下經(jīng)受重復(fù)拉應(yīng)力或拉應(yīng)變而最終導(dǎo)致破壞。疲勞壽命：導(dǎo)致材料最終破壞的荷載作用次數(shù)。路面材料的疲勞特性：與荷載應(yīng)力（應(yīng)變）、荷載作用次數(shù)有很大關(guān)系。1 水泥混凝土及無機(jī)結(jié)合料處治的混合料小梁試件施加重復(fù)應(yīng)力。重復(fù)彎拉應(yīng)力與極限彎拉應(yīng)力值之比稱為應(yīng)力比。無機(jī)結(jié)合料處治的混合料其疲勞特性同水泥混凝土相

26、類似，但疲勞極限明顯比水泥混凝土低。2 .瀝青混合料瀝青混合料疲勞特性的室內(nèi)試驗：小梁試件，進(jìn)行反復(fù)彎曲疲勞試驗，圓柱形試件進(jìn)行間接拉伸疲勞試驗。兩種試驗方法：控制應(yīng)力和控制應(yīng)變試驗?？刂茟?yīng)變所得到的材料疲勞壽命比控制應(yīng)力所得到的結(jié)果的大得多。定律各級荷載作用下材料的疲勞損壞疊加。疲勞破壞是路面結(jié)構(gòu)損傷的主要現(xiàn)象，路面材料的抗疲勞性能直接關(guān)系到路面的使用壽命。提高路面的抗疲勞性能：合理的材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。影響瀝青混合料疲勞特性的因素：瀝青混合料的密實度、勁度、瀝青含量、集料特性、溫度及加載速度等。第三章一般路基設(shè)計§ 3-1 路基設(shè)計的一般要求路基是路面的基礎(chǔ)，承受著本身土體的自重

27、和路面結(jié)構(gòu)的重量傳遞下來的行車荷載。路基設(shè)計根據(jù)路線平、縱、橫設(shè)計，精心布置，確定標(biāo)高。路基承受的行車荷載，主要作用在應(yīng)力作用區(qū)范圍之內(nèi)。路基的整體結(jié)構(gòu)中包括各項附屬設(shè)施。一般路基：指在良好地質(zhì)與水文等條件下，填方高度和挖方深度不大的路基。選用典型斷面圖。特殊路基：對于超過規(guī)范規(guī)定的高填、深挖路基，以及地質(zhì)和水文等條件特殊的路基。進(jìn)行個別設(shè)計和驗算。§ 3-2 路基的類型與構(gòu)造路基橫斷面的典型形式路堤、路塹和填挖結(jié)合等三種類型。路堤：指全部用巖土填筑而成的路基。路塹：指全部在天然地面開挖而成的路基。半填半挖路基：當(dāng)天然地面橫坡大，且路基較寬，需要一側(cè)開挖而另一側(cè)填筑時，為填挖結(jié)合路基

28、。一、路堤按路堤的填土高度不同，劃分為矮路堤、高路堤和一般路堤。矮路堤：填土高度小于-1.5m；高路堤：填土高度大于18m(土質(zhì))或20m陰質(zhì))的路堤；一般路堤：填土高度在1.5m-18m范圍內(nèi)的路堤。矮路堤常在平坦地區(qū)取十困難時選用，滿足最小填土高度的要求。高路堤的填方數(shù)量大，占地多，需進(jìn)行個別設(shè)計。二、路塹路塹橫斷面形式有全挖路基、臺口式路基及半山洞路基。路塹以下的天然地基，要人工壓實至規(guī)定的密實程度。三、半填半挖路基半填半挖路基兼有路堤和路塹兩者的特點，上述對路堤和路塹的要求均應(yīng)滿足。§ 3-3 路基設(shè)計一般路基設(shè)計包括以下內(nèi)容：(1)(1) 選擇路基斷面形式，確定路基寬度與路

29、基高度；(2)(2) 選擇路堤填料與壓實標(biāo)準(zhǔn)；(3)(3) 確定邊坡形狀與坡度；(4)(4) 路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計；(5) (5) 坡面防護(hù)與加固設(shè)計；(6) (6) 附屬設(shè)施設(shè)計。一、路基寬度路基寬度：行車道與路肩之和。具體寬度見公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2004。二、路基高度路基高度：路堤的填筑高度和路塹的開挖深度，是路基設(shè)計標(biāo)高與地面標(biāo)高之差。路基高度：中心高度和邊坡高度。三、路基邊坡坡度路基邊坡坡度：邊坡高度與邊坡寬度之比值。邊坡坡度大?。哼吰峦临|(zhì)、巖石性質(zhì)、水文地質(zhì)條件。1 . 路堤邊坡：一般路堤：按規(guī)范選用。高路堤：單獨設(shè)計。2 .路塹邊坡：土質(zhì)路塹邊坡：邊坡高度、土的密實程度、地

30、下水、地面水。巖石路塹邊坡：巖石種類、風(fēng)化程度、邊坡高度工程經(jīng)驗。四、路基壓實1 . 壓實土的特性：在最佳含水量條件下，采用一定的壓實功能可以達(dá)到最大的密實度。路基土在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行壓實可以提高路基的抗變形能力和水穩(wěn)定性。2 .壓實標(biāo)準(zhǔn)：壓實度：應(yīng)達(dá)到的干密度絕對值與標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗得到的最大干密度之比值的百分率。§ 3-4 路基附屬設(shè)施一、取土坑與棄土堆合理選擇地點：1. 土質(zhì)、數(shù)量、用地、運輸條件。2. 區(qū)域規(guī)劃、因地制宜，綜合考慮，維護(hù)自然平衡，借之有利、棄之無害。二、護(hù)坡道與碎落臺1 . 護(hù)坡道：作用：保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性。設(shè)置：挖方坡腳、變坡處。2 .碎落臺：作用：供零星土

31、石碎塊下落是臨時堆積，保護(hù)邊溝不致阻塞，也有護(hù)坡道作用。設(shè)置：挖方邊坡坡腳。三、堆料坪與錯車道1 . 堆料坪：設(shè)置：路肩外緣。2 .錯車道：設(shè)置：單車道公路。第四章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計§ 4-1 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法一、邊坡穩(wěn)定原理滑動面的形狀與土質(zhì)有關(guān)。對于粘性土圓柱形、碗形。對于松散的砂性土及砂土平面。如果下滑面是單一平面靜力平衡問題。如果下滑面具有二個破壞面超靜定問題。求解這些靜不定問題作出某些假設(shè)：1 . 在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時，按平面問題來處理。2 . 松散的砂性土和礫（ 石 ） 土具有較大的內(nèi)摩擦角和較小的粘聚力，邊坡滑坍時，破裂面近似平面直線破裂

32、面法。3粘性土具有較大的粘聚力，而內(nèi)摩擦角較小，破壞時滑動面有時象圓柱形象碗形，通常近似于圓曲面圓弧破裂面法。在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時的假設(shè)：3 不考慮滑動土體本身內(nèi)應(yīng)力的分布。4 .認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動面上達(dá)到，滑動土體成整體下滑。5 .極限滑動面位置要通過試算來確定。二、邊坡穩(wěn)定性分析的計算參數(shù)（一）士的計算參數(shù)邊坡穩(wěn)定性分析所需土的試驗資料：6 .對于路塹或天然邊坡：原狀土的容重丫（KN/ m3）、內(nèi)摩擦角小（° ）和粘聚力c（kPa）。7 .對路堤邊坡：與現(xiàn)場壓實度一致的壓實土的試驗數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)包括壓實后土的容重、內(nèi)摩擦角， 粘聚力。邊坡由多層土體所構(gòu)成：對于直線法和圓弧法可通

33、過合理的分段，直接取用不同土層的參數(shù)值。用綜合土體邊坡穩(wěn)定性分析，可采用加權(quán)平均法。（二）邊坡的取值對于折線形或階梯形邊坡，取平均值或坡腳與坡頂?shù)倪B線。（三）汽車荷栽當(dāng)量換算在邊坡穩(wěn)定性分析時，將車輛按最不利情況排列，將車輛的設(shè)計荷載換算成當(dāng)量土柱高（即以相等壓力的土層厚度來代替荷載），以h0表示。當(dāng)量土柱高度的計算式為式中：N-橫向分布的車輛數(shù)，單車道 N=1,雙車道N=2;Q-每一輛車的重力，kN；Y -路基填料的容重，kN/m3；L-汽車前后軸（或履帶）的總距，mB-橫向分布車輛輪胎最外緣之間總距。三、邊坡穩(wěn)定性分析方法路基邊坡穩(wěn)定性分析方法一一力學(xué)分析法和工程地質(zhì)法。1 .力學(xué)分析法數(shù)

34、解法：假定滑動面，按力學(xué)平衡原理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，找出極限滑動面。圖解或表解法：在計算機(jī)和圖解分析的基礎(chǔ)上，制定成圖或表，用查圖法或查表法進(jìn)行邊坡穩(wěn) 定性分析。2 .工程地質(zhì)法：根據(jù)不同土類及其所處的狀態(tài)，經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐和大量的資料調(diào)查， 擬定邊坡穩(wěn)定值的參 考數(shù)據(jù)，在設(shè)計時，將影響邊坡穩(wěn)定的因素 作比擬，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。（一）力學(xué)分析法1 .直線法適用于砂土和砂性土。計算公式：先假定路堤邊坡值，然后通過坡腳 A點，假定 34個可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù) Ki值， 得出Ki與i的關(guān)系曲線。在關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin,及對應(yīng)的極限破裂面傾斜角值。砂性土：C=0K急

35、定。2 .圓弧法適用于邊坡有不同的土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲漏、邊坡為折線或臺階形的粘性土的路堤與路塹。1) 圓弧法的基本原理與步驟圓弧法： 將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。假定： 土為均質(zhì)和各向同性；滑動面通過坡腳；不考體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作用力的影響，土條不受側(cè)向力作用，或雖有側(cè)向力，但與滑動圓弧的切線方向平行。圓弧法的基本步驟如下：(1)通過坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動面AR其半徑為R,沿路線縱向取單位長度1m將滑動土體分成若干個一定寬度的垂直土條，具寬一般為2-4m

36、,如圖所示。(2)計算每個土條的土體重G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))。G-一法向分力Ni、切向分力Ti ;a為該弧中心點的半徑線與通過圓心的豎線之間的夾角。(3) 計算每一小段滑動面上的反力( 抵抗力 ) 。(4) 計算滑動力矩和抗滑力矩。nmMs R Ti Ti滑動力矩i 1 i 1nnMr R Nif cLi抗滑力矩i 1 i 1(5) 求穩(wěn)定系數(shù)值2) 假定幾個可能的滑動面，按上述步驟計算對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。在圓心輔助線MI 上繪出，穩(wěn)定系數(shù)對應(yīng)于圓心的關(guān)系曲線，在該曲線最低點作圓心輔助線MI的平行線，與曲線相切的切點對應(yīng)的圓心為極限滑動面圓心，對應(yīng)的滑動面為極限滑動面，相應(yīng)

37、的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)，其值應(yīng)在之間。3) 確定圓心輔助線(1)4 . 5H法(2)36 °線法4) 穩(wěn)定系數(shù)K 取值：表解法均質(zhì)、直線形邊坡路堤，滑動面通過坡腳，坡頂為水平并伸至無限延遠(yuǎn)。§ 4-2 陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤當(dāng)陸地修筑在陡坡上，且地面橫破大于1：或在不穩(wěn)固的山坡上，路基不僅要分析路堤邊坡穩(wěn)定性，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面下滑，邊坡穩(wěn)定性分析方法可按滑動面形狀的不同分為直線和折線兩種方法。二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法1. 直線法基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法。公式

38、：K = ( Q + P )cos a tg d +cL/( Q + P )sin aQ-對于以基底接觸面為滑動面者，等于路堤 自重；對于以基底以下軟弱面為滑動面者，等于路堤 連同其下不穩(wěn)定土體的自重力，kN；P-一路堤頂面的換算土柱荷載，kN；滑動面對水平面的傾斜角，滑動面上軟弱土體的內(nèi)摩擦角，c滑動面上軟弱土體的單位粘聚力，kN；L滑動面的全長，mi2.折線法定義：滑動面為多個坡度的折線傾斜面時， 將滑動面上土體折線劃分為若干條塊，自上而下分別計算每個土體的剩余下滑力， 根據(jù)最后一塊的剩余 下滑力的正負(fù)值確定其整體穩(wěn)定性。剩余下滑力等于或小于零時，認(rèn)為穩(wěn)定；大于零時則不穩(wěn)定，必須采取穩(wěn)定措

39、施。§ 4-3浸水路堤穩(wěn)定性、滲透動水壓力的作用浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等均稱為浸水路堤。河灘路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、浮力及滲透動水壓力的作用 特點：1 .水位上升時，土體除承受豎向的向上浮力外，還承受滲透動水壓力的作用，其作用方向指向 土體內(nèi)部。2 .當(dāng)水位驟然下降時，其滲透動水壓力的方向指向土體外面，劇烈破壞路堤邊坡的穩(wěn)定性，產(chǎn) 生邊坡凸起和滑坡現(xiàn)象。3 .在高水位時，如路堤兩側(cè)邊坡上的水位不一致，產(chǎn)生橫穿路堤的滲透。4 .凡是用粘性土填筑的浸水路堤（不包括滲透性極小的純粘土），都必須進(jìn)行滲透動水壓力的計 算。二、滲透動水壓力的計算滲透動

40、水壓力計算公式：D= I Q b 丫 0式中：D作用于浸潤線以下土體重心的滲透動水壓力；滲流水力坡降（取用浸潤曲線的平均坡降）；Qb浸潤曲線與滑動弧之間的面積；Y 0水的容重。三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析浸水路堤的破壞一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時候。采用圓弧法進(jìn)行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析，其穩(wěn)定系數(shù)K計算與一般路堤相同。第五章路基防護(hù)與加固§ 5-1概述1 .由巖土所筑成的路基發(fā)生的變化：浸水后濕度增大，土的強度降低；巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風(fēng)化；路基表面在溫差作用下形成脹縮循環(huán)，在濕差作用下形成千濕循環(huán)，可導(dǎo)致強度衰減和剝蝕；地表水流沖刷，地下水源浸入，使巖土表層失穩(wěn)，

41、易造成和加劇路基的水毀病害；沿河路堤在水流沖擊、淘刷和浸蝕作用下，易遭破壞；濕軟地基承載力不足，易導(dǎo)致路基沉陷。所有這些均取決于巖土的物理力學(xué)性質(zhì)及自然因素，且與路基承受行車荷載的情況密切相關(guān)。2 .合理的路基設(shè)計：應(yīng)在路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面綜合考慮。3 .為確保路基的強度與穩(wěn)定性，路基的防護(hù)與加固，是不可缺少的工程技術(shù)措施。4 .路基防護(hù)與加固設(shè)施：邊坡坡面防護(hù)沿河路堤河岸沖刷防護(hù)與加固濕軟地基的加固處治。1）坡面防護(hù)：作用：保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變進(jìn)程，從而保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼

42、顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。特點：不承受外力作用，要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。分類：植物防護(hù) （種草、鋪草皮、植樹等）有“生命”（成活）防護(hù)土質(zhì)邊坡工程防護(hù) （抹面、噴漿、勾縫、石砌護(hù)面等）無機(jī)物防護(hù)石質(zhì)路塹邊坡。在一定程度上，有“生命”防護(hù)在邊坡穩(wěn)定和改善路容方面，優(yōu)于無機(jī)物防護(hù)。2）堤岸防護(hù)與加固：作用：對沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，亦包括橋頭引道，以及路基邊旁的防護(hù)堤岸等。特點：主要針對水流的破壞作用而設(shè)，起防水治害和加固堤岸雙重功效。分類：直接和間接兩類。直接防護(hù)與加固設(shè)施植物防護(hù)、石砌防護(hù)與加固兩種植樹、鋪石、拋石或石籠等。間接防護(hù)導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，疏浚

43、河床、改變河道。3）濕軟地基加固：作用：防止路基沉陷、滑移或產(chǎn)生其他病害。特點：濕軟地基加固，規(guī)模大，造價高，應(yīng)注意方案比較，研究技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的可行性，力求從簡，盡量就地取材。加固方法：換填土、輾壓夯實、排水固結(jié)、振動擠密、土工格柵加筋和化學(xué)加固等五類。§5-2 坡面防護(hù)一、植物防護(hù)作用：可美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。適用條件：坡高不大，邊坡比較平緩的土質(zhì)坡面。方法：種草、鋪草皮和植樹。1.種草：適用邊坡坡度不陡于1： 1，土質(zhì)適宜種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度0 0.6m/s的邊坡。2 .鋪草皮：坡面沖刷比較嚴(yán)重，邊坡較陡，徑流速度0.6

44、m/s,容許最大速度為1.8m/s時，采用平鋪（平行于坡面）水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置草皮，還可采用片石鋪砌成方格或拱式邊框，方格或框內(nèi)再鋪草皮。3 .植樹：用在堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促使泥沙淤積，防水直接沖刷路堤。4 .拉伸網(wǎng)草皮：在土工網(wǎng)或土工墊等土工合成材料上鋪設(shè)3-5cm 的種植土層，經(jīng)過撒種、養(yǎng)護(hù)后形成的人工草皮。5 .固定草種布（也可稱植生帶）：在土工織物紡織時將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場鋪筑以促使草皮生長的一種土工合成材料草皮制品。6 .網(wǎng)格固定撒種：先將土工網(wǎng)固定于需防護(hù)的邊坡上，然后撤播草種形成草皮的一種邊坡防護(hù)方法。多排林堤岸與水流方向斜交

45、，可挑水改變水流方向。沙漠與雪害地區(qū)，防護(hù)林帶可阻沙防雪。二、工程防護(hù)1 . 抹面防護(hù)：適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風(fēng)化，但比較完整，尚未剝落，如頁巖、泥砂巖、千枚巖的新坡面。抹面材料：石灰漿。抹面厚度：一般2-10cm 。2 .噴漿：適用于：易風(fēng)化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為5-10cm 。經(jīng)濟(jì)的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1 ： 1 ： 6： 3 配合。干砌片石護(hù)面：單層或雙層護(hù)面。護(hù)面厚度一般不小于20cm ，干砌要勾縫。3 .護(hù)面墻：適用于：漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。注意：護(hù)面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。設(shè)置

46、：護(hù)面墻高一般不超過10m,縱向每10m設(shè)一條伸縮縫，墻身應(yīng)預(yù)留泄水孔。§ 5 3 沖刷防護(hù)一、直接措施直接措施：植物防護(hù)、石砌防護(hù)或拋石與石籠防護(hù)及支擋（駁岸等）。植物防護(hù)、石砌防護(hù)：同坡面防護(hù)。1. 拋石防護(hù)：類似在坡腳處設(shè)置護(hù)腳，亦稱拋石垛。適用：拋石垛的邊坡坡度，不應(yīng)陡于拋石浸水后的天然休止角；石料粒徑視水深與流速而定，一般為1550cm。2. 石籠：作用：設(shè)在坡腳處，防止急流和大風(fēng)浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。鋪設(shè)：用碎（礫 ）石墊層鋪平，底層各角，可用鐵棒固定于基底。3. 土工織物軟體沉排定義：在土工織物上以塊石或預(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。適用：水下工程及預(yù)計可能

47、發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。主要種類：單片墊、雙片墊。單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體；雙片墊是將兩塊單片墊重疊后按一定距離和型式將兩片墊連接在一起而構(gòu)成管狀或格狀空間，其中再填充透水性土石料（ 如砂卵石等） ，起到防沖與反濾的作用。4. 土工模袋：定義： 是一種雙層織物袋，袋中充填流動性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強度和高剛度的硬結(jié)板塊。材料：滿足技術(shù)要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。充填混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑應(yīng)符合要求。適用：坡度不得陡于1： 1。水流速度不宜大于 1.5m/s 。二、間接措施1. 設(shè)置導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物作用：改變水流方向消除和減緩水流對堤岸直接破壞減輕堤岸近旁淤

48、積解除水流對局部堤岸的損害安全保護(hù)作用。2. 導(dǎo)治結(jié)構(gòu)按其與河道的相對位置，一般可分為丁壩、順壩或格壩。1） 順壩：大致與堤岸平行，主要作用為導(dǎo)流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。順壩導(dǎo)流壩。2） 格壩：作用： 在平面上成網(wǎng)格狀。設(shè)于順壩與堤岸之間，防止高水位時水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進(jìn)格間的淤積。3） 丁壩：作用：大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。丁壩挑水壩。3. 橫斷面：順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷。壩體分為：壩頭、壩身和壩根。4. 公路工程中的改河的主要目的：將直接沖刷路基的水流引向旁處；路基占用河槽后，需要拓寬河道；挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護(hù)

49、路基；裁彎取直，有利布置路線或橋涵。§ 5 4 地基加固一、換填土層法換填土層法：定義：將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強度較大的砂、碎（ 礫 ） 石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的土類，并予以壓實。按砂墊層的方法計算。砂墊層：作用：可提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。厚度：-1.0m,以中粗砂為宜，級配良好。二、重錘夯實法1. 重錘夯實法：以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體（底部墊鋼板），重量宜或稍重，錘底直徑為1-1.5m,起重設(shè)備的能力為8-15t ,落距高一般為-4.5m。非粘性土及松散雜填土振動壓實法效果

50、良好。重錘夯實法加固地基，可提高地基表層土的強度。濕陷性黃土降低地表的濕陷性；雜填土減少表層土的強度不均一性。適用：地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。2. 強夯法：定義：亦稱動力固結(jié)法，以812t（甚至20t）的重錘，8-20m落距（最高達(dá)40m）,對土基進(jìn)行 強力夯擊，利用沖擊波和動應(yīng)力，達(dá)到土基加固的目的。原理： 可壓縮的微氣泡產(chǎn)生幾十厘米的沉降， 液化結(jié)構(gòu)破壞強度下降至最小值出現(xiàn)徑向裂隙加速孔隙水壓力消散的主要通道粘性土的觸變性士基的強度得到恢復(fù)和增強。特點：至今還沒有一套成熟和完善的理論和設(shè)計方法，但實踐證明，它具有施工簡單、加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)、運用面

51、較廣等優(yōu)點。三、排水固結(jié)法加固目的：飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)后，抗剪強度可得到提高，則達(dá)到加固的目的。適用：加固軟弱地基，包括天然沉積層和人工沖填的土層，如沼澤、淤泥及淤泥質(zhì)土，水力沖積土等。排水固結(jié)法的實際效果，取決于土層固結(jié)特性、厚度、預(yù)壓荷載和預(yù)壓時間。排水固結(jié)：運用堆載預(yù)壓，擠出土中的過多含水，達(dá)到擠緊土粒和提高強度的目的。1. 砂井堆載預(yù)壓：需進(jìn)行地基固結(jié)計算，以確定加載以及砂井布置的有關(guān)數(shù)據(jù)。砂井成孔，有沉管法和水沖法兩類。沉管法：用錘擊或振動方式將帶靴的鋼管沉人地基，管內(nèi)灌砂，在振動作用下拔出鋼管，最后在土中形成砂井。水沖法是利用高壓水沖孔，孔內(nèi)灌砂，此法施工速度快，但難以

52、保證孔徑勻稱，質(zhì)量較差。3. 降水預(yù)壓4. 真空預(yù)壓技術(shù)。四、擠密法加固目的：土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，搗實而成直徑較大的樁體，利用橫向擠緊作用，使地基土粒彼此靠緊，孔隙減少，而且孔被填滿和壓緊，形成樁體，樁體具有較高的承載能力，群樁的面積約占松散土加固面積的20，以致樁和原土組成復(fù)合地基，達(dá)到加固的目的。砂井的作用：排水固結(jié)，井徑較小而間距較大，砂井適用過濕軟土層；砂樁的作用：將地基土擠緊，井徑較大，而間距宜小。砂樁適用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振動液化。石灰樁作用：擠密，生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用、使樁體硬

53、化，改善了原地基土的性質(zhì)，此外還可減小因周圍土的蠕變所引起的側(cè)向位移。砂樁和石灰樁的布置與尺寸：計算而定，樁徑約20-30cm，間距約為樁徑的倍，在平面上按梅花形布置，施工方法：有沖擊和振動力等法，在濕陷性黃土中還可用爆擴(kuò)成孔法，五、化學(xué)加固法1. 定義：利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來，達(dá)到對土基加固的目的，稱為化學(xué)加固法，又稱膠結(jié)法。2. 化學(xué)溶液主要有：(1) 以水玻璃溶液為主的漿液，其配方較多，常用的是水玻璃漿液和氯化鈣漿液配合使用，價格昂貴，使用受到限制。(2) 以丙烯酸氨為主的漿液，我國研制的丙強是其中一種。加固效果較好，因價高亦難以廣泛采用。(

54、3) 以水泥漿為主的漿液，是由高標(biāo)號的硅酸鹽水泥，配以速凝劑而組成的漿液。(4) 以紙漿溶液為主的漿液，如重鉻酸鹽木質(zhì)索和木銨，加固效果好，但有毒性，且易污染地 下水。3. 化學(xué)加固的施工工藝有：注漿法、旋噴法和深層攪拌法。1)注漿法( 灌漿 ) ：定義：利用機(jī)械壓力將漿液通過注入管，均勻注入地層，漿液以填充和滲透方式，排擠土粒間或石隙中的水分和空氣，占據(jù)其位置，一定時間后，漿液凝固，可使原土層或縫隙固結(jié)成整體。特點：用途甚廣，除用于防護(hù)坡面和堤岸外，亦可用于加固土基和整治滑坡等病害，用于加固流砂或流石地基可以提高強度和不透水性，改善地下工程的開挖條件等。漿液：無機(jī)和有機(jī)。以水泥為主的漿液為無機(jī)類：其料源多、價格較低但不易灌入孔隙細(xì)微的土內(nèi)，一般常用于砂卵石及巖石較大裂隙的地質(zhì)條件中。為了改善漿液性能，可加摻外加劑。如速