道路路基工程

1、道路路基工程自學(xué)指導(dǎo)書及課程設(shè)計任務(wù)東南大學(xué)交通學(xué)院二六年一月一、本課程教學(xué)大綱(一課程的性質(zhì)與目的本課程是交通土建工程本科專業(yè)必修的專業(yè)核心課之一,主要論述道路路基工程的基本理論和基本知識,它與路面工程是有機(jī)的整體,兩部分共同構(gòu)成以地基為基礎(chǔ)的道路結(jié)構(gòu)。開設(shè)本課程的目的是使學(xué)生在學(xué)習(xí)道路建筑材料、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)以及道路勘測設(shè)計的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步掌握一般道路路基工程的結(jié)構(gòu)組成、材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計計算原理與方法,使其掌握一般路基工程的設(shè)計計算、路基穩(wěn)定性設(shè)計、路基擋土墻設(shè)計及路基排水設(shè)計等內(nèi)容,并在路基施工方法、路基防護(hù)與加固及路基工程有關(guān)設(shè)施等方面具有必要的基本知識,從而具有路基工程設(shè)計、施工、

2、養(yǎng)護(hù)和質(zhì)量監(jiān)測的基本能力,為在實際工作中的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。(二課程內(nèi)容的教學(xué)要求1、緒論:了解路基工程的特點,路基的作用,路面對路基的依賴關(guān)系,路基路面整體強(qiáng)度與剛度的影響因素;掌握路基土的分類、路基工作區(qū)、土基強(qiáng)度(剛度指標(biāo)、路基臨界高度、相對含水量與干濕類型;了解公路的自然區(qū)劃;理解路基的變形與破壞方式及原因,初步了解路基病害的防治措施。2、一般路基設(shè)計:熟練掌握路基典型橫斷面組成及一般路基設(shè)計要點;了解路基的基本構(gòu)造要素及主要附屬設(shè)施;理解路基壓實的意義與作用機(jī)理、影響路基土壓實效果的主要因素;掌握土基壓實度與壓實標(biāo)準(zhǔn)要求。3、路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計:應(yīng)熟練掌握直線法和圓弧法驗算路基的邊

3、坡穩(wěn)定性;能進(jìn)行陡坡路堤的穩(wěn)定性驗算;理解并掌握浸水路堤的穩(wěn)定性驗算。4、路基防護(hù)與加固:了解路基的坡面防護(hù)與沖刷防護(hù)的類型與方法,初步掌握地基加固的類型與方法。5、擋土墻設(shè)計:掌握擋土墻的用途、類型與使用條件;能熟練進(jìn)行擋土墻的土壓力計算;能進(jìn)行重力式擋土墻的構(gòu)造、設(shè)計與穩(wěn)定性驗算;了解輕型擋土墻的基本知識。6、路基路面排水設(shè)計:掌握路基排水要求及設(shè)計的一般原則;了解地面排水設(shè)施的構(gòu)造與布置;理解明渠的水文水力計算。7、土質(zhì)路基施工:了解土質(zhì)路基施工要點,掌握路基壓實的基本原理及影響因素。(三課程設(shè)計及實習(xí)的要求對于課程內(nèi)容的計算實踐通過課程設(shè)計進(jìn)行鍛煉提高。設(shè)計涉及路基穩(wěn)定性分析、擋土墻的

4、土壓力計算及擋墻設(shè)計等內(nèi)容。路基穩(wěn)定性驗算安排在上課期間在課外進(jìn)行設(shè)計計算,計入課程成績;其它設(shè)計內(nèi)容集中安排,單計學(xué)分。實踐性較強(qiáng)的施工內(nèi)容及敘述性強(qiáng)的重要內(nèi)容,要求學(xué)員利用工作時間,結(jié)合工作實際及生產(chǎn)自行體會,不集中安排實習(xí)。著重需要解決以下內(nèi)容:路基下不同地基情況的處理技術(shù)、路基土方的鋪筑與壓實施工、橋頭及涵洞的填土技術(shù)、路塹與路堤的不同施工技術(shù)、路基工程有關(guān)附屬設(shè)施的構(gòu)造與施工等。(四能力培養(yǎng)的要求1、分析能力的培養(yǎng):主要是對不同路基病害的分析與處理措施能力培養(yǎng),同時也要注意培養(yǎng)對路基不同結(jié)構(gòu)與材料的設(shè)計、施工質(zhì)量及管理內(nèi)容的理解。2、計算能力的培養(yǎng):要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),具備分析

5、路基穩(wěn)定性與邊坡設(shè)計、進(jìn)行地基加固的計算方法選擇、擋土墻的確定與計算分析等分析與計算能力。3、自學(xué)能力的培養(yǎng):通過本課程的教學(xué),要培養(yǎng)和提高學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行整理、概括、消化吸收和靈活運(yùn)用的能力,并要求其能圍繞課程教學(xué),閱讀相關(guān)的參考書籍和資料,自我擴(kuò)充知識領(lǐng)域。4、表達(dá)能力的培養(yǎng):主要要求其通過作業(yè)和課程設(shè)計,完整、全面地表達(dá)自己解決問題的方案、步驟及實現(xiàn)效果。5、創(chuàng)新能力的培養(yǎng):培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、深入鉆研問題的習(xí)慣,要求其能結(jié)合專業(yè)提出多方面的存在問題,并能進(jìn)行解決途徑的初步探索,能夠針對簡單問題進(jìn)行分析解決。(五建議學(xué)時分配課程內(nèi)容講課習(xí)題或討論課程設(shè)計實習(xí)及實踐緒論 5一般路基設(shè)計 6

6、路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計 6 5(課外安排路基防護(hù)與加固 210(集中安排擋土墻設(shè)計 8路基路面排水設(shè)計 3土質(zhì)路基施工 2考試 2總學(xué)時 34 15 (六考核方式與成績評定本課程以閉卷考試方式進(jìn)行考核,總評成績=平時成績(包括出勤、作業(yè)及設(shè)計+考試成績。平時成績:平時出勤及作業(yè)占15%,路基穩(wěn)定性設(shè)計作業(yè)占5%,考試成績占80%。(七教材及參考書1.教材: 鄧學(xué)鈞 主編. 路基路面工程. 北京:人民交通出版社2.參考書:1姚祖康 編著. 道路路基和路面工程. 上海:同濟(jì)大學(xué)出版社2中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路路基設(shè)計規(guī)范. 北京:人民交通出版社3中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路路基施工規(guī)范. 北京

7、:人民交通出版社4方左英 主編. 路基工程. 北京:人民交通出版社二、自學(xué)指導(dǎo)書(一本課程的學(xué)習(xí)方式與要求本課程與工程實際密切相關(guān),側(cè)重于道路路基工程的基本理論和計算方法的論述,希望學(xué)員結(jié)合自身的工作實踐,認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握基本知識,并結(jié)合相關(guān)的設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范,在工作中做到全面理解、靈活運(yùn)用、學(xué)以致用。本課程為函授教學(xué)模式,由于內(nèi)容較系統(tǒng)、深奧,因此需要學(xué)員先以自學(xué)方式基本理解課程內(nèi)容,完成相應(yīng)的作業(yè),遇到問題或難以理解的內(nèi)容可通過電子郵件或電話向課程教師求助;自學(xué)半年后到學(xué)校進(jìn)行集中授課,再通過課堂講解及師生交流全面掌握要求的內(nèi)容。為便于學(xué)員安排學(xué)習(xí)計劃,這里列出各部分內(nèi)容的閱讀時間建議及具體

8、的自學(xué)周列表供自學(xué)參考(見表1和表2。表1 路基工程各部分自學(xué)時間總體安排序號主要內(nèi)容包含章節(jié)閱讀時數(shù)(h作業(yè)時數(shù)(h§1-1,§1-2,§1-3,§1-4,§1-5,§1-61 緒論§2-2、§2-3、§2-4、§2-5162 一般路基設(shè)計CH3 163 路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計CH4 184 路基防護(hù)與加固CH5 85 擋土墻設(shè)計CH6 286 路基路面排水設(shè)計CH7 127 土質(zhì)路基施工CH8 8表2 路基工程自學(xué)周歷表 周 次 每周自學(xué)章節(jié)及內(nèi)容 閱讀時數(shù)(h自學(xué)鞏固思考 作業(yè)時數(shù)(h 寄交作

9、業(yè)§1-1 道路工程發(fā)展概況 1§1-2 路基路面工程的特點 1 §1-3 影響路基路面穩(wěn)定的因素 1第一周 §1-4 路基土的分類 3思考題13 §1-5 公路自然區(qū)劃 2 第二周 §1-6 路基水溫狀況及干濕類型 2思考題45 §2-2 環(huán)境因素對路面結(jié)構(gòu)的影響 2§2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 2 §2-4 土基的承載能力 1第三周 §2-5 路基的變形、破壞及防治 1思考題69 §3-1 路基設(shè)計的一般要求 1§3-2 路基的類型與構(gòu)造 3 第四周 §3-3

10、路基設(shè)計思考題1012§3-3 路基設(shè)計 10第五周 §3-4 路基附屬設(shè)施 2 思考題1321第六周 §4-1 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法 10 思考題2229作業(yè)題4§4-2 陡坡路堤穩(wěn)定性 4 第七周 §4-3 浸水路堤穩(wěn)定性 4思考題3034 作業(yè)題5第八周 CH5 路基防護(hù)與加固 8 思考題3538§6-1 概述 3 第九周 §6-2 擋土墻土壓力計算 思考題3942 第十周 §6-2 擋土墻土壓力計算 8 思考題4345 作業(yè)題6第十一周 §6-3 擋土墻設(shè)計思考題4651第十二周 §

11、6-3 擋土墻設(shè)計 9 思考題5254§6-4 浸水路堤擋土墻設(shè)計 2§6-6 輕型擋土墻 3 第十三周 §6-7 加筋土擋土墻 3思考題5558第十四周 §7-1 路基路面排水要求及設(shè)計原則 5 思考題5960 §7-2 路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置 3§7-3 路面排水設(shè)計 2 第十五周 §7-4 明渠的水文水力計算 2 思考題6168第十六周 CH8 土質(zhì)路基施工 8為使函授學(xué)習(xí)達(dá)到教學(xué)效果,要求學(xué)員做到:(1根據(jù)教學(xué)大綱及自學(xué)指導(dǎo)書,按進(jìn)度要求認(rèn)真自學(xué)教材內(nèi)容(為鞏固自學(xué)效果,建議再參考公路路基設(shè)計規(guī)范、公路路基施工技術(shù)

12、規(guī)范和公路排水設(shè)計規(guī)范等內(nèi)容,對路基設(shè)計的完整技術(shù)要求與規(guī)定進(jìn)行全面理解;(2結(jié)合自學(xué)指導(dǎo)書中編有的自學(xué)思考題,進(jìn)行自我測評,掌握課程內(nèi)容重點;(3認(rèn)真完成規(guī)定的課程作業(yè)(作業(yè)部分計入平時成績。(二自學(xué)思考題1、路基結(jié)構(gòu)承載能力包含哪兩個方面?各反映結(jié)構(gòu)的哪些特征?與路面的病害有何關(guān)聯(lián)?2、為什么要對路基進(jìn)行特別重視?其穩(wěn)定過程受哪些因素影響?3、我國公路用土是如何進(jìn)行類型劃分的?土的粒組如何區(qū)分?4、我國公路自然區(qū)劃的原則是什么?各自然區(qū)劃的道路設(shè)計應(yīng)注重的特點有何差別?5、名詞解釋:路基干濕類型;路基臨界高度;路基凍漲與翻漿。6、何謂路基工作區(qū)?當(dāng)工作區(qū)深度大于路基填土高時應(yīng)采取何措施?為

13、什么?7、車輛荷載重復(fù)作用對路基產(chǎn)生的影響有哪些結(jié)果?其取決因素有哪些?8、何為CBR?其反映結(jié)構(gòu)材料的什么特性?9、路基病害的主要類型及其產(chǎn)生的主要原因?10、名詞解釋:路堤;路塹;一般路基;路基高度;路基寬度;路基邊坡坡度;路基土的壓實度11、保證路基穩(wěn)定性的一般技術(shù)措施包括哪些方面?12、何謂矮路堤?在什么情況下使用矮路堤?為什么?選用該種形式路堤有何利弊?設(shè)計上要注意什么問題?13、名詞解釋:特殊路基;折線形邊坡;反壓護(hù)道;臺口式路基;碎落臺;最小填土高度;路基極限高度。14、一般路基的設(shè)計包含哪些主要內(nèi)容?15、一般路堤的橫截面尺寸如何設(shè)計?16、什么情況下的路堤需要設(shè)置邊溝?為什么

14、?17、在什么情況下路基邊坡不宜過緩?為什么?在該種情況下應(yīng)按什么原則確定邊坡值?18、選定路基填筑高度主要考慮什么因素?19、路基土有何壓實特性?20、一般路基工程的附屬設(shè)施包括哪些內(nèi)容?21、何謂截水溝(又稱天溝?有何作用?請繪圖表示出他的設(shè)置位置?22、名詞解釋:荷載當(dāng)量土柱高度;臨界圓弧;圓心角。23、路基穩(wěn)定性設(shè)計中所用各種近似方法的基本假定?24、分別指出路塹與路堤邊坡穩(wěn)定性驗算時所需土的實驗資料有哪些?25、行車荷載是怎樣計入路基邊坡穩(wěn)定性計算的?26、路基邊坡穩(wěn)定性驗算的目的何在?27、指出非浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗算時,圓弧滑動面條分法計算中抵抗力矩與滑動力矩的各組成部分。在什么

15、情況下小條塊沿滑動面的切向分力也起抗滑作用?28、簡述圓弧法驗算邊坡穩(wěn)定性時,確定滑弧圓心軌跡的輔助線的基本方法?29、已知某土質(zhì)邊坡的破裂面及其對應(yīng)的K值,現(xiàn)問如何確定最危險的破裂圓弧?又如何評價該路基斷面邊坡的穩(wěn)定性?30、何為陡坡路堤?如何進(jìn)行陡坡路堤的穩(wěn)定性分析計算?31、繪簡圖表示河灘浸水路堤內(nèi)滲透浸潤曲線的兩種形式(兩側(cè)堤外水位相等及其成因,并分別標(biāo)出兩種情況下的滲透動水壓力的方向及其對邊坡穩(wěn)定性的影響。32、如何確定河灘浸水路堤穩(wěn)定性驗算時的最不利條件?為什么?33、浸水路堤的穩(wěn)定性驗算與一般路堤有何不同?34、為什么粘土填筑的路堤,其邊坡穩(wěn)定性分析方法與一般路堤邊坡穩(wěn)定性分析方

16、法相同?35、路基的防護(hù)與加固的設(shè)施主要有哪些?36、邊坡坡面植物防護(hù)有哪些主要方法?各適宜怎樣的水流沖刷速度?邊坡坡面工程防護(hù)有哪些主要形式?石砌護(hù)坡是否需要考慮其結(jié)構(gòu)受力?37、沖刷的間接防護(hù)有哪些種類?如何應(yīng)用?38、地基加固的方法有哪些?39、名詞解釋:各類擋土墻(重力式、橫重式、扶臂式、錨桿式、錨碇板式;墻背填土的破裂角;最危險的破裂面;外摩擦角;襟邊寬度;偏心矩。40、請說出庫侖土壓力理論在路基擋土墻計算中的幾個基本假設(shè)及該理論的適宜使用場合。41、公路擋土墻計算中主要考慮何種壓力?為什么?42、路基擋土墻計算中,破裂面交于荷載中部和交于路基頂面荷載內(nèi)側(cè)或外側(cè)的土壓力計算方法有何異

17、同點?43、路肩墻和路堤墻的主動土壓力計算有何異同點?44、何種情況下會出現(xiàn)第二破裂面?45、擋土墻土壓力計算中如何考慮車輛荷載的作用?46、擋土墻縱向布置有哪些主要內(nèi)容?47、擋土墻設(shè)置排水措施的主要目的及其作用?48、擋土墻排水措施所包括的主要項目有哪些?49、擋土墻泄水孔設(shè)置要考慮什么要求?為什么干砌擋土墻不設(shè)泄水孔?50、擋土墻沉降縫及伸縮縫的設(shè)置目的及設(shè)置位置?51、對于土質(zhì)地基,擋土墻埋置深度一般應(yīng)滿足哪些要求?52、何謂擋土墻的主要力系?它包括哪些項目?請用示意圖表示一般地區(qū)、非浸水擋土墻的主要力系。53 擋土墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定或基地承載力不足時,應(yīng)分別采用哪些改進(jìn)措施?54

18、、當(dāng)作用于擋土墻基底的合力偏心矩大于規(guī)定值時應(yīng)該怎么辦?55、季節(jié)性浸水地區(qū)擋土墻設(shè)計時,與一般擋土墻設(shè)計相比,還需多考慮哪些具體因素?56、薄壁式擋土墻有何結(jié)構(gòu)特點及主要類型?57、加筋土擋墻的主要組成部分、結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其作用原理、適用于何種形式的路基?58、提高加筋土擋土墻承載能力的方法?59、地表排水包括哪幾部分?60、路基路面排水設(shè)計的原則?61、路基地面排水設(shè)備有哪些?如何區(qū)分邊溝、排水溝和截水溝?62、路基地下排水設(shè)備有哪些?63、路面邊緣設(shè)置攔水埂進(jìn)行路表水的匯集集中排除有何優(yōu)缺點?路面水滿流排除有何好處?滿流排水對邊坡有何要求?64、何種情況下要設(shè)置路面內(nèi)部排水系統(tǒng)?65、如何進(jìn)

19、行路面邊緣排水系統(tǒng)設(shè)置?66、排水邊溝按明渠進(jìn)行水力計算時,如何考慮其縱向排水坡度?67、何為倒虹吸?其設(shè)計原理如何?設(shè)置中應(yīng)重點考慮什么?68、路基路面排水設(shè)計考慮的降水流量如何獲得?(三課程自學(xué)作業(yè)1、利用公式:z =K ·P/Z²求算在標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100的一側(cè)輪載作用下(P=50KN路基不同深度的應(yīng)力值,并繪制z Z 曲線。深度Z (m 0.5 1.0 1.5 2.0應(yīng)力z (Mpa 2、請求算:a 路基在標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100的一側(cè)輪載的作用下(P=50KN,沿荷載線深2m處輪載所引起的應(yīng)力z 與路基土的自重應(yīng)力b 之比(1:n,寫出n 的確切數(shù)值(小數(shù)點后保留

20、2位數(shù);b路基工作區(qū)深度Z a (m的近似值,已知土的密度(容量r=18KN/m³。3、用表解法設(shè)計路堤邊坡坡度(用1:m 表示。給定資料:邊坡高度H=7.48m,土的密度(容量r=17KN/ m³,土的內(nèi)摩擦角=24°,粘聚力C=10KPa,滑動圓弧通過坡腳,要求穩(wěn)定系數(shù)K1.59(提示:請先用常規(guī)坡度起算。4、用剩余下滑力方法計算圖中所示的折線路堤邊坡的抗滑穩(wěn)定性。已知: 1 路堤的幾何參數(shù)如圖所示,其中:707.0sin 1=,707.0cos 1=,1tan 1=,242.0sin 2=,970.0cos 2=,25.0tan 2=;2 土的強(qiáng)度參數(shù)為:,

21、D 15=kPa c 10=,;3/18m kN =3 作用在路堤上的超載2/10m kN q =3 抗滑安全系數(shù) ; 25.1=K2圖4.1 折線邊坡抗滑穩(wěn)定性分析5、用條分法設(shè)計浸水路堤的邊坡值:已知路堤頂寬10.0m,高13.0m,護(hù)坡道寬2.0m,上半截高5m,下半截高8m,高水位時水位7m,兩側(cè)水位高相等(參見教材P92圖4-18。路基填料為中液限粘土,根據(jù)實驗得:干時,土的粘結(jié)力CC =39.2KPa(0.4Kg/cm²,飽和時的粘結(jié)力CB=11.76KPa(0.12Kg/cm²填料的內(nèi)摩擦角:干時c=24°(tgc=0.45,飽和時B=20°

22、;,土的比重=2.548,干時土的單位重rc=17.64KN/m³(1.8t/m³,空隙率n=31%,水力坡降I=0.08。要求:1驗算該浸水路堤邊坡的穩(wěn)定性,如安全系數(shù)Kmin不能滿足安全要求(Kmin1.5時,應(yīng)提出你的處理意見;2如采用防滲措施,則本題中的動水壓力D=0,土體無浮力作用,請計算此情況下的安全系數(shù)Kmin,如Kmin1.5時,請?zhí)岢瞿愕母倪M(jìn)意見。6、如圖所示路堤擋土墻,利用庫倫(Coulomb法來計算墻背填土的主動土壓力和被動土壓力。已知:1擋土墻墻背傾角為,墻背填土與水平面的夾角為,墻背填土的破壞棱體為ABC,破裂面BC與豎直線的夾角為。2墻背填土與墻

23、背的摩擦角為,土的內(nèi)摩擦角為。 要求:1計算主動土壓力時,在左上圖中標(biāo)出破壞棱體ABC受到的自身重力G、墻背的主動土壓力的反力(注意作用點位置和破裂面上的反力R,并畫出此時破裂棱體的平衡力三角形;aE2 計算被動土壓力時,在右上圖中標(biāo)出破壞棱體ABC 受到的自身重力G 、墻背的被動土壓力的反力(注意作用點位置和破裂面上的反力R ,并畫出此時破裂棱體的平衡力三角形;p E 3 分析庫侖(Coulomb 法的適用條件;4 對破壞棱體ABC 的受力分析,得到土壓力的反力E 是破裂角的函數(shù),即(f E =,通過求(E 的極值可以得到主動土壓力和被動土壓力。請問,主動土壓力和被動土壓力分別是(E 的極大值或極小值?