路基工程概论（讲义总结共40页）

1、第二章 路基工程概论本章提示：作为路基工程概论，内容均为重要知识点，是后面学习的基础，需要重点把握公路自然区划、路基土的分类及工程特性、干湿类型划分、土基受力特点及承载力评价等知识点（包括内容具体知识点）。2.1 公路自然区划2.2 路基土的分类2.3 路基干湿类型2.4 影响路基稳定性的因素2.5 路基的力学强度特性及评价2.6 常见的路基病害全部为重点2.1 公路自然区划划分原则1）道路工程特征相似2）地表气候区划差异性3）自然气候因素既有综合又有主导作用 1.一级区划按自然气候，全国轮廓性地理地貌划分 区北部多年冻土区；区东部温润季冻区；区黄土高原干湿过渡区；区东南湿热区；区西南潮暖区；

2、区西北干旱区；区青藏高寒区。区划目的1）为了区分各地自然区域的筑路差异，在工程活动中采取适当的技术措施和设计参数2）为了在全国范围内贯彻统一的路基路面设计方法2.二级区划二级区划以潮湿系数为主要分区依据，按公路工程的相似性及地表气候的差异，进一步分为33个二级区和19个副区。 潮湿系数K 式中：R年降水量，mm； Z年蒸发量，mm；K2.0 1级 过湿2.0K1.5 2级 中湿1.5K1.0 3级 润湿1.0K0.5 4级 润干0.5K0.25 5级 中干 0.25K 6级 过干3.三级区划划分的方法有两种，一种以水热，地理和地貌为依据，另一种是以地表的地貌、水文和土质为依据，由各省、自治区自

3、行划定。土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积形成过程形成条件物理、力学性质 风化岩石地球土地球影响2.2 路基土的分类2.2 路基土的分类依据：1）土的颗粒组成特征2）土的塑性指标3）土中有机质存在的情况。2.2.1 路基土的分类 土巨粒土粗粒土细粒土特殊土漂石土卵石土砾类土砂类土有机质土粘质土粉质土黄土膨胀土红粘土盐渍土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，细分为十一种土。表2.1 粒组划分表土类区分的依据一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例在50%以上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土和冻土，前三者按特殊塑性图上的位置定名，盐渍土按含盐百分率分

4、类。碎石在土类中的位置碎石是人工开采的土类，一般与砾相近。各种土类的区分巨粒土和粗粒土粒组含量级配指标细粒土塑性图 1.巨粒土巨粒土漂（卵）石巨粒含量100%75%漂（卵）石夹土巨粒含量75%50%漂（卵）石质土巨粒含量50%15%漂石粒50%漂石粒50%漂石粒50%漂石粒50%漂石粒卵石粒漂石粒卵石粒BCbBS1CbS1S1BS1Cb图2.3 巨粒土分类2.粗粒土砾类土砾F15%细粒土在塑性图A线以下图A线以下细粒土在塑性图A线以上图A线以上GWGPGFGFGMGC1）砾类土 图2.4 砾粒土分类2）砂类土 GF砂类土砂F15%细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上SWSPSFSMSC

5、含细粒土砂F=5%15%图2.5 砂粒土分类3.细粒土工程上经常以土的塑性图进行分类 A线B线 CHCLCHGCLGCHSCLSCHOCLO细粒土粉质土粘质土有机质土高(低)液限粉土粗粒组25%含砾(砂)高(低)液限粉土粗粒组25%50%高(低)液限粉土粗粒组25%含砾(砂)高(低)液限粘土粗粒组25%,50%A线以上有机质高(低)液限粘土A线以下有机质高(低)液限粘土砾粒砂粒砾粒砂粒砾粒砂粒MHGMLGMHSMLSMHMLMHOMLO图2.7 细粒土分类代号巨粒土粗粒土细粒土有机土特殊土成分代号漂石B块石Ba卵石Cb小块石Cba砾G角砾Ga砂S粉土M粘土C细粒土（C和M合称）F粗细粒土合称S

6、l有机土O黄土Y膨胀土E红粘土R盐渍土St级配和液限高低代号级配良好W 高液限H级配不良P 低液限L公路用土在设计或说明书上常以代号表示表2.2土的基本代号表注：土类名称可用一个基本代号表示。当由两个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分(级配或液限)。当由三个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示液限(或级配)，第三个代号表示土中所含次要成分。2.2.2路基土的工程性质 巨粒土有很高的强度和稳定性，用以填筑路基是良好的材料。级配良好的砾石混合料，密实程度好，强度和稳定性均能满足要求。除了填筑路基之外，可以用于铺筑中级路面，经适当处理后可以铺筑高级路面

7、的基层、底基层。砂土无塑性，透水性强，毛细上升高度小，具有较大的内摩擦系数，强度和水稳定性均好，但砂土粘结性小，易于松散压实困难. 砂性土含有一定数量的粗颗粒，又含有一定数量的细颗粒，级配适宜，强度、稳定性等都能满足要求，是理想的路基填筑材料。 粘性土中细颗粒含量多，土的内摩擦系数小而粘聚力大，透水性小而吸水能力强，毛细现象显著，有较大的可塑性。粘性土干燥时较坚硬，施工时不易破碎。浸湿后能长期保持水分，不易挥发，因而承载力小。砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料 粉性土干时虽有粘性，但易于破碎，浸水时容易成为流动状态。毛细作用强烈，毛细上升高度大。属于不良的公路用土。 （如必须采用不良材料

8、填筑路基，应采取技术措施改良土质并加强排水、采取隔离水等措施。）特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理 为什么要界定路基干湿类型2.3 路基干湿类型冻胀丘Pingo热融thaw2.3 路基干湿类型2.3.1路基湿度来源 原始土具有的自然含水量；大气降水；地面水；地下水；毛细上升水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水 2.3.2路基干湿类型及划分方法1路基干湿类型干燥、中湿、潮湿、过湿 稠度 土的液限； 土的含水量； 土的塑限。 分界稠度 与土的类型和自然区划有关，可查表获得 干燥中湿潮湿过湿2.路基干湿类型划分方法（1）已建公路计算不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均稠度，与分界稠度比较 （2）

9、新建公路路基尚未建成，用路基临界高度判别。与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度H。 干燥中湿潮湿过湿路基自重应力： 路基任意点：2.5 路基的力学强度特性及评价2.5.1路基受力状况车轮荷载应力： 1）均布荷载 2）集中荷载2.5 路基的力学强度特性及评价2.5.2 路基工作区n=510 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。该深度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。 对模量不同的路面结构 ，应将路面折算为与路基同一性质的整体后，再进

10、行计算。实际工程中，常统称将路基顶面以下0.8m范围内视为路基工作区，称为路床 2.5.3 路基土的应力应变特性在路面结构总变形中，土基的变形占很大部分，约占7095%。路基土的变形包括弹性变形和塑性变形两部分。呈非线性工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。 讨论工作区？压入承载板试验 用回弹模量值E来表征 (局部线性化) (1) 初始切线模量 (2) 切线模量 (3) 割线模量 (4) 回弹模量 车辆荷载重复作用 塑性变形的积累 土体逐渐压密，直至稳定，停止增长 逐步发展的剪切变形，最后达到破坏 取决于 ：(1) 土的性质(类型)和状态(含水量、密实度、结构状态)；(2) 重复荷载的大小，

11、以重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比来表示。(3) 荷载作用的性质，即重复荷载的施加速度、每次作用的持续时间以及重复作用的频率。2.5.4 路基土承载能力评价一般都采用一定应力级位下的抗变形能力来表征 1.土基回弹模量压入承载板法柔性压板 刚性压板 1.1 柔性压板 在压板中心处 压板边缘处 1.2 刚性压板 常用（圆形）2.地基反应模量承载板试验 （一次加载到位） 3.加州承载比(CBR)承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR值。 对应于某一贯入度的土基单位压力相应贯入度的标准压力(见表2.6)试验过程：用一个端部面积为19.

12、35cm2的标准压头，以0.127cm/min的速度压入土中。记录每贯入0.254cm时的单位压力，直至压入深度达到1.27cm时为止。标准压力值是用高质量标准碎石由试验求得，其值如表2.6所示。CBR值按式2.20计算。计算CBR值时，取贯入度为0.254cm，但是当贯入度为0.254cm时的CBR值小于贯入度为0.508cm时的CBR值时，应采用后者准。表2.6 CBR试验标准压力值贯人值（cm）0.2540.5080.7621.0161.270标准压力（kPa）7.0310.5513.3616.1718.23表2.7 常用路基土的CBR值表土 类CBR（）级配良好的砾石，砾石砂混合料60

13、80级配差的砾石，砾石砂混合料3560均匀颗粒的砾石和砂质砾石粉质砾石，砾石砂粉土混合料4080粘土质砾石，砾石砂粉土混合料级配练好的砂，砾石质砂；粉质砂，砂粉土混合料2040级配差的砂或砾石质砂1525粘土质砂，石砂粘土混合料1020粉土，砂质粉土，砾石质粉土，贫粘土，砂质粘土，砾石质粘土，粉质粘土515无机质粉土，贫有机质粘土，云母质粘土或硅藻土48有机质粘土，肥粘土，有机质粉土352.6 常见的路基病害2.6.1路基工程的基本要求1.整体稳定性2.强度 3.水温稳定性 4.排水通畅 5.上、下边坡稳定美观 2.6.2路基的主要病害1.路基沉陷路基自身沉陷 路基沉缩 地基沉陷2.边坡滑塌溜方 滑坡 3.碎落和崩塌碎落 滑坍 崩塌4.路基沿山坡滑动5.不良地质和水文条件和自然灾害造成破坏冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、特大暴雨水毁等2.6.4路基工程病害防治1）正确设计路基横断面。2）选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理。3）采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。4）适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。5）正确进行排水设计(包括地面排水，地下排水，路面结构排水以及地基的特殊排水。6）必要时设计隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积。7）采取边坡加固，修筑挡土结构物，土