路基工程概论

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Ⅰ区——北部多年冻土区；Ⅱ区——东部温润季冻区；Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区；Ⅳ区——东南湿热区；Ⅴ区——西南潮暖区；Ⅵ区——西北干旱区；Ⅶ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；K＞2.01级过湿2.0≥K＞1.52级中湿1.5≥K＞1.03级润湿1.0≥K＞0.54级润干0.5≥K＞0.255级中干0.25≥K6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F<5%含细粒土砾F=5%~15%细粒土质砾50%≥F>15%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F<5%含细粒土砾F=5%~15%细粒土质砂50%≥F>15%细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上SWSPSFSMSC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Sl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。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……

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）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：2.三5路基三的力三学强三度特三性及三评价路基三受力三状况车轮荷载应力：

1）均布荷载

2）集中荷载2.三5路基三的力三学强三度特三性及三评价2.三5.三2路基三工作三区n=5～10在路三基某三一深三度Za处，三当车三轮荷三载引三起的三垂直三应力三与路三基土三自重三引起三的垂三直应三力相三比所三占比三例很三小，三仅为1/三10三~1三/5时，三该深三度Za范围三内的三路基三称为三路基三工作三区。该深三度随三车辆三荷载三增大三而增三大，三随路三面的三强度三和厚三度的三增加三而减三小。对模三量不三同的三路面三结构三，三应将三路面三折算三为与三路基三同一三性质三的整三体后三，再三进行三计算三。实际三工程三中，三常统三称将三路基三顶面三以下0.三8m范围三内视三为路三基工三作区三，称三为路床2.三5.三3路基三土的三应力—应变三特性在路三面结三构总三变形三中，三土基三的变三形占三很大三部分三，约三占70～95三%。路基三土的三变形三包括弹性三变形和塑性三变形两部三分。——呈非线三性工作三区内三：强三度、三稳定三性重三要，三压实三度提三高。讨论三工作三区？压入三承载三板试三验用回弹模量三值E来表三征(局部三线性三化)(1三)初始三切线三模量(2三)切线三模量(3三)割线三模量(4三)回弹三模量车辆三荷载三重复三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，最后达到破坏取决三于三：(1三)土的三性质(类型)和状三态(含水三量、三密实三度、三结构三状态)；(2三)重复三荷载三的大三小，三以重三复荷三载同三一次三静载三下达三到的三极限三强度三之比三来表三示。(3三)荷载三作用三的性三质，三即重三复荷三载的三施加三速度三、每三次作三用的三持续三时间三以及重复三作用三的频三率。2.三5.三4路基三土承三载能三力评三价一般三都采三用一三定应三力级三位下三的抗三变形三能力三来表三征1.土基三回弹三模量——压入三承载三板法柔性三压板刚性三压板1.三1柔性三压板在压板中心处

压板三边缘三处1.三2刚性三压板——常用三（圆三形）2.地基三反应三模量承载三板试三验（一三次加三载到三位）3.加州三承载三比(C三BR三)承载三能力三以材三料抵三抗局三部荷三载压三入变三形的三能力三表征三，并采三用高三质量三标准三碎石三为标三准，三以它三们的三相对三比值三表示CB三R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)试验三过程：用一三个端三部面三积为19三.3三5c三m2的标准三压头三，以0.三12三7c三m/三mi三n的速三度压三入土三中。记录三每贯三入0.三25三4c三m时的三单位三压力三，直三至压三入深度三达到1.三27三cm时为三止。标准三压力值是三用高三质量标三准碎三石由三试验三求得三，其三值如三表2.三6所示三。CB三R值按三式2.三20计算三。计三算CB三R值时三，取贯三入度为0.三25三4c三m，但三是当三贯入三度为0.三25三4c三m时的CB三R值小三于贯三入度三为0.三50三8c三m时的CB三R值时三，应采三用后三者准三。表2.三6三CB三R试验三标准三压力三值贯人值（cm）0.2540.5080.7621.0161.270标准压力（kPa）7.0310.5513.3616.1718.23表2.三7常用三路基三土的CB三R值表土类CBR（％）级配良好的砾石，砾石—砂混合料60～80级配差的砾石，砾石—砂混合料35～60均匀颗粒的砾石和砂质砾石粉质砾石，砾石—砂—粉土混合料40～80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20～40级配差的砂或砾石质砂15～25粘土质砂，石砂—粘土混合料10～20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5～15无机质粉土，贫有机质粘土，云母质粘土或硅藻土4～8有机质粘土，肥粘土，有机质粉土3～52.三6常见三的路三基病三害路基三工程三的基三本要三求1.整体三稳定三性2.强度3.水温三稳定三性4.排水三通畅5.上、三下边三坡稳三定美三观路基三的主三要病三害1.路基三沉陷路基三自身三沉陷三路基三沉缩三地基三沉陷2.边坡三滑塌溜方三滑三坡3.碎落三和崩三塌碎落三滑坍三崩三塌4.路基三沿山三坡滑三动5.不良三地质三和水三文条三件和三自然三灾害三造成三破坏冻胀三与翻三浆、三泥石三流、三雪崩三、岩三溶、三地震三、特三大暴三雨水三毁等路基三工程三病害三防治1）正三确设三计路三基横三断面三。2）选三择良三好的三路基三用土三填筑三路基三，必三要时三对路三基上三层填三土作三稳定三处理三。3）采三取正三确的三填筑三方法三，充三分压三实路三基，三保证三达到三规定三的压三实度三。4）适三当提三高路三基，三防止三水分三从侧三面渗三入或三从地三下水三位上三升进三入路三基工三作区三范围三。5）正三确进三行排三水