路基强度分析

1、第三章、道路的纵断面设计道路的纵断面设计第三节、路基强度分析第四节、路基设计原则呼伦贝尔学院工程技术学院孟爱国复习1 1、路堤、路堤: : 路堤是指全部用岩路堤是指全部用岩土填筑而成的路基土填筑而成的路基。路基横断面的典型形式路基横断面的典型形式路堤路堤embankment:embankment:高于高于原地面的填方路基。原地面的填方路基。路堑路堑cutting:cutting:低于原地低于原地面的挖方路基。面的挖方路基。填挖结合路基（半填半填挖结合路基（半填半挖路基）：挖路基）：路 堤半 挖 半 填路 堑路基、路床、路堤、上路堤、下路堤示意图上路床下路床上路堤下路堤地基路基顶面80cm70c

2、m5030路堤2 2、路床：路面的基础，是指路面以下、路床：路面的基础，是指路面以下80cm80cm范围内的路基部范围内的路基部分，承受路面传来的行车荷载，结构上分为上路床（分，承受路面传来的行车荷载，结构上分为上路床（0 030cm30cm）和下路床（）和下路床（303080cm80cm）。）。3 3、路基临界高度：路基临界高度：是指在最不利季节当路基分别处于干燥、中湿、潮湿和过湿状态时，路床表面距地下（潜水）水位或地表积水位的最小高度。 复习复习 4、路基的基本构造路基的基本构造 路基由宽度、高度和边坡坡度三者所构成。 路基宽度：取决于道路技术等级； 路基高度：取决于纵坡设计及地形； 路基

3、边坡坡度：取决于地质、水文条件，边坡稳定性和横断面经济性等因素。 5 5、边沟：设置在挖方路基的路肩外边沟：设置在挖方路基的路肩外侧侧或低路堤的坡脚外或低路堤的坡脚外侧侧，多与路线中心线平行，用以汇集和排除路基范围和流，多与路线中心线平行，用以汇集和排除路基范围和流向路基的少量地面水。向路基的少量地面水。复习 6 6、对路基要求对路基要求 （1 1）具有足够的强度。因为强度不足会导致变形过大，）具有足够的强度。因为强度不足会导致变形过大，直接损坏路面的使用质量。直接损坏路面的使用质量。 （2 2）具有足够的整体稳定性。因为路基建成以后，改变）具有足够的整体稳定性。因为路基建成以后，改变了原地面

4、的天然平衡状态，尤其地质不良地区，会影响路了原地面的天然平衡状态，尤其地质不良地区，会影响路基的稳定性。基的稳定性。 （3 3）、具有足够的水温稳定性。因为季节水温的变化直）、具有足够的水温稳定性。因为季节水温的变化直接影响强度，应保证路基最不利的水温状况下，应具有一接影响强度，应保证路基最不利的水温状况下，应具有一定的强度。定的强度。 7 7、 从路基强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处从路基强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态。于干燥或中湿状态。 路基高度的设计，应使路基边缘高出路基两侧地面路基高度的设计，应使路基边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑地下水、毛细水和

5、冰冻的作用，不积水高度，同时要考虑地下水、毛细水和冰冻的作用，不致影响路基的强度和稳定性。路基高度应尽量满足路基临致影响路基的强度和稳定性。路基高度应尽量满足路基临界高度的要求。尽量避免设计矮路堤。界高度的要求。尽量避免设计矮路堤。 路基湿度的来源与变路基湿度的来源与变迁迁 大气降水与蒸发 地面水 地下水 温度变化 给排水设施渗漏路基的湿度来源路基的湿度来源翻浆路基水温状况对路基稳定性的影响路基水温状况对路基稳定性的影响最不利季节荷载环境因素（水、温）强度路基稳定性南方雨季北方春融季节二、路基的干湿类型二、路基的干湿类型1、 根据在最不利季节测定的路基土上部80cm范围内土层的平均相对含水量，

6、分为四类：干燥、中湿、潮湿、过湿。其分界相对含水量分别为w0、w1、w2、w3。2、 按不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均稠度来确定。（已建道路）pLLcwwwwwW土的平均含水量土的平均含水量%；wL土的液限含水量土的液限含水量%；wp土的塑限含水量土的塑限含水量% 平均稠度: 不利季节实测路床80cm深度内土的平均含水量及路床土的液、塑限，将土的液限含水量减去平均含水量后除以液、塑限含水量之差（塑性指数）复习路基的压实路基的压实（1 1）压实的意义）压实的意义: : 分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自然分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产

7、生的压密变形，从而确保路面沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，从而确保路面的使用品质和使用寿命。的使用品质和使用寿命。（2 2）路堑的压实）路堑的压实: : 路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况，路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况，但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求，特但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求，特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开第三节、路基强度分析 一、路基受力与压实 1 1、路基工程的一般特点路基工程的一般特点 公路路基是路面的基础，它的作用是保证路面平整，并具有足公路路基是路面的基础，它的

8、作用是保证路面平整，并具有足够的强度与稳定性。为此，要求路基在行车荷载和自然因素的综合作够的强度与稳定性。为此，要求路基在行车荷载和自然因素的综合作用下，具有良好的使用品质。用下，具有良好的使用品质。 2 2、路基设计的基本内容路基设计的基本内容 路基主体设计包括选择路基横断面形式、确定路基宽度、路路基主体设计包括选择路基横断面形式、确定路基宽度、路基高度、路基边坡坡度等。基高度、路基边坡坡度等。3、路基受力状况路面和路基自重引起的静力荷载路面和路基自重引起的静力荷载车轮荷载引起的动力荷载车轮荷载引起的动力荷载 路基土在车轮荷载作用下引起的垂直应力1 ：215 .21DZp车轮单位压力圆形均布

9、荷载作用面积的直径 圆形均布荷载中心下应力作用点的深度 第三节、路基强度分析第三节、路基强度分析路基土自重在路基内深度为Z处所引起的压应力2 ：Z 2应力作用深度 土的容重第三节、路基强度分析第三节、路基强度分析土基应力分布曲线图 路基工作区：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/101/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。第三节、路基强度分析路基工作区(Subgrade Work Zone) 在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/101/5时，该深度Za范围内的路基

10、称为路基工作区。特点：该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。第三节、路基强度分析第三节、路基强度分析路基工作区：车辆荷载在土基中产生应力路基工作区：车辆荷载在土基中产生应力 作用较大的作用较大的Z Za a范围内的路基范围内的路基路基工作深度：路基工作深度：Z Za a路面材料的强度与刚度对路面材料的强度与刚度对Z Za a的影响：的影响：强度、刚度强度、刚度Z Za a消散在路基消散在路基H H内；内；强度、刚度强度、刚度Z Za aH路基，动载荷要有一部分消散在地基中。路基，动载荷要有一部分消散在地基中。要求：路基工作区内，土基的强度与稳定性对于保证路面的强度与要

11、求：路基工作区内，土基的强度与稳定性对于保证路面的强度与稳定性、满足行车要求极为重要。对工作区内的土质选择、路基稳定性、满足行车要求极为重要。对工作区内的土质选择、路基的压实度应提出较高的要求。的压实度应提出较高的要求。（一）巨粒土（一）巨粒土l1.1.漂石漂石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材料用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材料，不能用于路基填筑，不能用于路基填筑l2.2.卵石卵石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集料，是强度和稳定性都好的路基填料，但是不能用于路基料，是强度和稳定性都好的路基填料，但是不能用于路基上层填筑上层填筑（二）粗

12、粒土（二）粗粒土l1.1.砾类土砾类土是强度和稳定性都好的路基填料，但是不建是强度和稳定性都好的路基填料，但是不建议用于路基上层填筑；级配和强度等性质优良的砾石或砂议用于路基上层填筑；级配和强度等性质优良的砾石或砂砾用作混合材集料（水泥混凝土或贫混凝土等）砾用作混合材集料（水泥混凝土或贫混凝土等） 2.2.砂类土砂类土（1 1）砂）砂纯粹的砂是强度和稳定性都好的路基填料，同时纯粹的砂是强度和稳定性都好的路基填料，同时也用于其他混合材集料，细砂或粉砂容易产生被动水携带、也用于其他混合材集料，细砂或粉砂容易产生被动水携带、砂土液化或管涌，不适用于高路堤、沿河路堤和堤坝砂土液化或管涌，不适用于高路堤

13、、沿河路堤和堤坝。（2 2）砂性土砂性土是强度和稳定性都好的是强度和稳定性都好的优良路基填料优良路基填料含有一定数量的粗颗粒，使路基获得足够的内摩擦力，又含一定数量的细颗粒，具有一定的粘聚力，不易松散。遇水干得快，不膨胀，干时又有足够的粘结性，扬尘少。粗、细颗粒适宜，级配良好，是良好的路基筑做材料。三）细粒土三）细粒土l 1.1.粉质土粉质土是最差的筑路材料。含有较多的粉颗粒，干时稍有粘结性，但易是最差的筑路材料。含有较多的粉颗粒，干时稍有粘结性，但易被压碎，扬尘大，浸水时很快被湿透，成稀泥。因其毛细水上升高度大，季节性被压碎，扬尘大，浸水时很快被湿透，成稀泥。因其毛细水上升高度大，季节性冰冻

14、地区路基，冬季易冻胀，春季易翻浆，故又称翻浆土冰冻地区路基，冬季易冻胀，春季易翻浆，故又称翻浆土强度低，干缩，毛细强度低，干缩，毛细作用强，是不良路基填料作用强，是不良路基填料l 2.2.粘质土粘质土透水性很差，粘聚力大，因而干时坚硬，不易挖掘。毛细透水性很差，粘聚力大，因而干时坚硬，不易挖掘。毛细管现象显著，浸水后，能较长时间保持水分，故承载力很小。若能在最管现象显著，浸水后，能较长时间保持水分，故承载力很小。若能在最佳含水量下压实，并具有良好的排水设施，也能修筑较稳定的路基。佳含水量下压实，并具有良好的排水设施，也能修筑较稳定的路基。l 透水性小，干缩湿胀，不适用于水湿状况剧烈变化地区，可用于干旱地透水性小，干缩湿胀，不适用于水湿状况剧烈变化地区，可用于干旱地区路堤填筑或某些特殊部位，也可以用来与砂土拌合后形成砂性土使用区路堤填筑或某些特殊部位，也可以用来与砂土拌合后形成