路基工程概論培訓(xùn)課件74

第二章路基工程概論本章提示：作為路基工程概論，內(nèi)容均為重要知識點，是后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，需要重點把握公路自然區(qū)劃、路基土的分類及工程特性、干濕類型劃分、土基受力特點及承載力評價等知識點（包括內(nèi)容具體知識點）。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)強度特性及評價2.6常見的路基病害全部為重點2.1公路自然區(qū)劃劃分原則1）道路工程特征的相似性2）地表氣候的差異性、地帶性3）自然氣候因素的綜合性和主導(dǎo)性1.一級區(qū)劃按自然氣候，全國輪廓性地理地貌劃分年均-2℃等值線區(qū)分多年凍土和季節(jié)性凍土一月份均溫0℃等值線區(qū)分季節(jié)性凍土與全年不凍1000m等高線3000m等高線均溫等值線、三階梯的等高線和氣候特色劃成7個一級區(qū)劃：Ⅰ區(qū)——北部多年凍土區(qū)；Ⅱ區(qū)——東部溫潤季凍區(qū)；Ⅲ區(qū)——黃土高原干濕過渡區(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+

氣候特色2.二級區(qū)劃二級區(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，進一步分為33個二級區(qū)和19個副區(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級過濕2.0≥K＞1.52級中濕1.5≥K＞1.03級潤濕1.0≥K＞0.54級潤干0.5≥K＞0.255級中干0.25≥K6級過干3.三級區(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。2.1公路自然區(qū)劃Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)Ⅵ—西北干旱區(qū)Ⅱ—東部溫潤季凍區(qū)Ⅲ—黃土高原干濕過渡區(qū)Ⅴ區(qū)——西南潮暖區(qū)Ⅰ—北部多年凍土區(qū)Ⅶ—青藏高寒區(qū)2.2路基土的分類依據(jù)：1）土的顆粒組成2）土的塑性指標3）土中有機質(zhì)存在的情況。2.2.1路基土的分類土巨粒土粗粒土細粒土特殊土漂石土卵石土礫類土砂類土有機質(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、細粒土和特殊土四類，細分為十一種土。表2.1粒組劃分表

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?！?0%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%含細粒土礫F=5%~15%細粒土質(zhì)礫50%≥F>15%細粒土在塑性圖A線以下細粒土在塑性圖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%含細粒土礫F=5%~15%細粒土質(zhì)砂50%≥F>15%細粒土在塑性圖A線以下細粒土在塑性圖A線以上SWSPSFSMSC含細粒土砂F=5%~15%圖2.5砂粒土分類3.細粒土工程上經(jīng)常以土的塑性圖進行分類

A線B線CHCLCHGCLGCHSCLSCHOCLO細粒土粉質(zhì)土粘質(zhì)土有機質(zhì)土粉土粗粒組≤25%含礫(砂)粉土粗粒組>25%≤50%粘土粗粒組≤25%含礫(砂)粘土粗粒組>25%,≤50%A線以上有機質(zhì)粘土A線以下有機質(zhì)粉土礫粒>砂粒砂粒<礫粒礫粒>砂粒砂粒>礫粒MHGMLGMHSMLSMHMLMHOMLO圖2.7細粒土分類代號巨粒土粗粒土細粒土有機土特殊土成分代號漂石B塊石Ba卵石Cb小塊石Cba礫G角礫Ga砂S粉土M粘土C細粒土（C和M合稱）F粗細粒土合稱Sl有機土O黃土Y膨脹土E紅粘土R鹽漬土St級配和液限高低代號級配良好W高液限H級配不良P低液限L公路用土在設(shè)計或說明書上常以代號表示表2.2土的基本代號表注：土類名稱可用一個基本代號表示。當(dāng)由兩個基本代號構(gòu)成時，第一個代號表示土的主成分，第二個代號表示副成分(級配或液限)。當(dāng)由三個基本代號構(gòu)成時，第一個代號表示土的主成分，第二個代號表示液限(或級配)，第三個代號表示土中所含次要成分。2.2.2路基土的工程性質(zhì)

有很高的強度和穩(wěn)定性，用以填筑路基是良好的材料?；旌狭希軐嵆潭群?，強度和穩(wěn)定性均能滿足要求。除了填筑路基之外，可以用于鋪筑中級路面，經(jīng)適當(dāng)處理后可以鋪筑高級路面的基層、底基層。無塑性，透水性強，毛細上升高度小，具有較大的內(nèi)摩擦系數(shù)，強度和水穩(wěn)定性均好，但粘結(jié)性小，易于松散壓實困難含有一定數(shù)量的粗顆粒，又含有一定數(shù)量的細顆粒，級配適宜，強度、穩(wěn)定性等都能滿足要求，是理想的路基填筑材料巨粒土級配良好的礫石砂土砂性土中細顆粒含量多，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，毛細現(xiàn)象顯著，有較大的可塑性。粘性土干燥時較堅硬，施工時不易破碎。浸濕后能長期保持水分，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

干時雖有粘性，但易于破碎，浸水時容易成為流動狀態(tài)。毛細作用強烈，毛細上升高度大。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)并加強排水、采取隔離水等措施。）粉性土粘性土2.3路基干濕類型2.3.1路基濕度來源氣態(tài)水薄膜水2.3.2路基干濕類型及劃分方法1．路基干濕類型干燥、中濕、潮濕、過濕

稠度

分界稠度

與土的類型和自然區(qū)劃有關(guān)，可查表獲得平均稠度干濕類型——稠度2.路基干濕類型劃分方法（1）已建公路計算不利季節(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，用路基高度與臨界高度比較判別。與分界稠度相對應(yīng)的路床頂面離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。

干燥中濕潮濕過濕以不利季節(jié)為準路基平衡濕度預(yù)估方法路基平衡濕度狀況：潮濕、中濕、干燥等三類潮濕：路基工作區(qū)處于地下水毛細潤濕影響范圍內(nèi)，受地下水和地表長期積水影響。干燥：路基工作區(qū)處于地下水毛細潤濕面之上，受氣候因素影響或控制。中濕：路基工作區(qū)被毛細濕潤面分為上、下兩部分，下部受地下毛細潤濕影響，上部受氣候因素影響。路基平衡濕度確定方法潮濕類路基平衡濕度可根據(jù)路基土組類別及地下水位高度，按規(guī)范推薦表（C.0.2）確定距地下水位不同高度處的飽和度。干燥類路基平衡濕度可根據(jù)路基所處在自然區(qū)劃的濕度指標TMI（表C.0.3-1）和土組類別確定，查取路基飽和度（表C.0.3-2）。中濕路基的平衡濕度先確定上部和下部平衡濕度，再以厚度加權(quán)平均計算。2.4影響路基穩(wěn)定性的因素自然因素、人為因素2.4.1自然因素（1）地理條件,（2）地質(zhì)條件,（3）氣候條件,（4）水文和水文地質(zhì)條件,（5）土的類別地形地貌海拔高度路線與地勢地貌的結(jié)合地理條件（1）自然因素巖石或土的種類與成因地質(zhì)走向與層理有無軟弱層或軟弱夾層有無地震、泥石流或巖溶等不良地質(zhì)情況地基基礎(chǔ)地質(zhì)條件氣溫（季節(jié)性與地形性）

降水

日照

風(fēng)力風(fēng)向氣候條件地表水的水文條件1、地表積水水位與存水時間2、地表水的排泄3、河流的常水位與洪水水位4、河流的河岸及河床的淤積地下水的水文地質(zhì)條件1、地下水的移動規(guī)律

2、地質(zhì)內(nèi)的層間水、裂隙水、泉水的存在情況水文和水文地質(zhì)條件土的不同顆粒組成形成不同的材料強度機理不同類別的土受水溫影響的程度不同不同的土類有不同的工程特征與性質(zhì)土的類別凍脹和翻漿2.4.2路基的水溫穩(wěn)定性輕型中型重型重型林泉公路投資千萬通車3個月就翻漿翻漿后緊急處治保通2.4.3人為因素設(shè)計——對自然條件認識不夠，荷載、參數(shù)和結(jié)構(gòu)確定的不合理施工——工藝不當(dāng)，質(zhì)量缺欠，施工和檢測技術(shù)水平局限養(yǎng)護管理——養(yǎng)護不及時，養(yǎng)護技術(shù)不足，管理不到位2.5路基的力學(xué)強度特性及評價2.5.1路基受力車輪荷載

路基自重

2.5.2路基工作區(qū)=5～10路基工作區(qū)：當(dāng)汽車荷載通過路面?zhèn)鬟f到路基的應(yīng)力與路基土自重應(yīng)力之比大于0.1的應(yīng)力分布深度范圍稱為路基工作區(qū)。

路基工作區(qū)的強度和穩(wěn)定性對保證路面的強度和穩(wěn)定性極為重要，要求較高，實際工程中，常將路面結(jié)構(gòu)層底面以下0.8~1.2m范圍內(nèi)視為路基工作區(qū)，稱為路床2.5.3路基土的應(yīng)力—應(yīng)變特性在路面結(jié)構(gòu)總變形中，土基的變形占很大部分，約占70～95%。路基工作區(qū)和路基高度關(guān)系路基土的變形包括彈性變形和塑性變形兩部分?！史蔷€性上路床0.3m下路床0.5～0.9m壓入承載板試驗用回彈模量值E來表征

(局部線性化)(1)初始切線模量(2)切線模量(3)割線模量(4)回彈模量

車輛荷載重復(fù)作用

塑性變形的積累土體逐漸壓密，直至穩(wěn)定，停止增長逐步發(fā)展的剪切變形，最后達到破壞取決于：(1)土的性質(zhì)(類型)和狀態(tài)(含水量、密實度、結(jié)構(gòu)狀態(tài))；(2)重復(fù)荷載的大小，以重復(fù)荷載同一次靜載下達到的極限強度之比來表示。(3)荷載作用的性質(zhì)，即重復(fù)荷載的施加速度、每次作用的持續(xù)時間以及重復(fù)作用的頻率。2.5.4路基土承載能力評價一般都采用一定應(yīng)力級位下的抗變形能力來表征1.土基回彈模量（動態(tài)回彈模量）——壓入承載板法柔性壓板剛性壓板1.1柔性壓板在壓板中心處

壓板邊緣處

1.2剛性壓板——常用（圓形）2.地基反應(yīng)模量承載板試驗

直徑76cm的板，一次加載到位，以l=0.127cm或p=70kPa來控制承載板直徑大小對K有影響上述是總彎沉，如果采用回彈彎沉得到的就是回彈反應(yīng)模量3.加州承載比(CBR)承載能力以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標準碎石的為標準，以它們的相對比值表示CBR值。——對應(yīng)于某一貫入度的土基單位壓力kPa，0.254cm或0.508cm對應(yīng)的——相應(yīng)貫入度的標準壓力kPa(見表2.6)試驗過程：用一個端部面積為19.35cm2的標準壓頭，以0.127cm/min的速度壓入土中。記錄每貫入0.254cm時的單位壓力，直至壓入深度達到1.27cm時為止。標準壓力值是用高質(zhì)量標準碎石由試驗求得，其值如表2.6所示。CBR值按式2.20計算。計算CBR值時，取貫入度為0.254cm，但是當(dāng)貫入度為0.254cm時的CBR值小于貫入度為0.508cm時的CBR值時，應(yīng)采用后者準。表2.6CBR試驗標準壓力值貫人值（cm）0.2540.5080.7621.0161.270標準壓力（kPa）7.0310.5513.3616.1718.23表2.7常用路基土的CBR值土類CBR（％）級配良好的礫石，礫石—砂混合料60～80級配差的礫石，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，級配良好的砂，礫石質(zhì)砂；粉質(zhì)砂，砂—粉土混合料20～40級配差的砂或礫石質(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無機質(zhì)粉土，貧有機質(zhì)粘土，云母質(zhì)粘土或硅藻土4～8有機質(zhì)粘土，肥粘土，有機質(zhì)粉土3～5路基填料最小強度和最大粒徑要求填料應(yīng)用部位（路面底面以下深度m）填料最小強度（CBR）（%）填料最大粒徑(mm)高速公路、一級公路二級公路三、四級公路路堤上路床（0～0.3）865100下路床（0.3～0.8）543100上路堤（0.8～1.5）433150下路堤（>1.5）322150零填及挖方路基（0～0.3）865100（0.3～0.8）5431002.6常見的路基病害2.6.1路基工程的基本要求

1.整體穩(wěn)定性

2.強度

3.水溫穩(wěn)定性

4.排水通暢

5.上、下邊坡穩(wěn)定美觀

2.6.2路基的主要病害1.路基沉陷路基沉陷路基沉縮地基沉陷2.邊坡滑塌溜方滑坡

3.碎落和崩塌碎落