第一章-总论(3).ppt

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1、3.路基强度和强度指标路基强度和强度指标土基的应力一应变特性土基的应力一应变特性重复荷载对路基土的影响重复荷载对路基土的影响路基的强度指标路基的强度指标第七节第七节 土基的受力特征及要求土基的受力特征及要求l土基的应力一应变特性土基的应力一应变特性路基土的变形包括两部分（路基土的变形包括两部分（70%-95%）弹性变形弹性变形疲劳开裂疲劳开裂 塑性变形塑性变形破坏破坏研究方法：压入承载板试验研究方法：压入承载板试验 三轴试验三轴试验 刚性承载版试验现场试验土的应力一应变关系曲线土基的应力一应变特性几种模量及意义(局部线性化）路基强度指标弹性模量弹性模量E0 把土基简化为一弹性半空间体，用弹性模

2、量把土基简化为一弹性半空间体，用弹性模量Eo表征其应表征其应力应变特性，土基的回弹模量值表示在力应变特性，土基的回弹模量值表示在垂直荷载作用下垂直荷载作用下土基抵抗垂直变形的能力。土基抵抗垂直变形的能力。在现行沥青路面设计方法中，采用回弹模量作为土基的在现行沥青路面设计方法中，采用回弹模量作为土基的强度指标。强度指标。路基的强度指标土基回弹模量土基回弹模量（Resilient moduli)加州承载比加州承载比CBR(California bearing ratio)地基反应模量地基反应模量(Reaction moduli)土基抗剪强度土基抗剪强度(shearing strength)加州承载

3、比CBR值加州承载比（加州承载比（CBR)试验是试验是1982年美国加利福尼亚州在进年美国加利福尼亚州在进行沥青路面破坏调查时为比较材料的强度而提出的，此后，行沥青路面破坏调查时为比较材料的强度而提出的，此后，它作为评价路基土和路面材料强度及稳定性的重要技术指它作为评价路基土和路面材料强度及稳定性的重要技术指标而引入美国公路建设规范，成为标而引入美国公路建设规范，成为柔性路面柔性路面设计的依据。设计的依据。日本在日本在1970年也将年也将CBR试验列入国家土质试验规程。试验列入国家土质试验规程。我国我国1995 年发布的交通行业建设标准年发布的交通行业建设标准JTJ003-95公路路公路路基施

4、工技术规范（基施工技术规范（简称规范）中修订了简称规范）中修订了1986年版年版本的规定，明确将本的规定，明确将CBR试验作为技术要求列入规范。在此试验作为技术要求列入规范。在此之前，之前，JTJ051-93 公路土工试验规程（公路土工试验规程（简称规程简称规程）规定规定CBR试验的程序。试验的程序。CBR 试验CBR 试验，是模拟材料在使用过程中处于最不利状态（试验，是模拟材料在使用过程中处于最不利状态（一般情况下可按饱水一般情况下可按饱水96h），当试件贯入量达到），当试件贯入量达到2.5mm 或或5mm 时的单位压力与标准碎石压入相同贯入量时的时的单位压力与标准碎石压入相同贯入量时的标准

5、荷载强度标准荷载强度(7MPa;10.5MPa)的比值，再与规范的比值，再与规范中规定值比较，以确定填料是否达到强度要求中规定值比较，以确定填料是否达到强度要求:一般采用一般采用贯入量为贯入量为2.5mm时的时的CBR，如果，如果CBR5 CBR2.5 则试则试验要重做，因一般土层上表面要比下表面硬，但如果再验要重做，因一般土层上表面要比下表面硬，但如果再次试验结果仍然如此，则采用贯入量为次试验结果仍然如此，则采用贯入量为5mm 时的承载时的承载比。比。土基抗剪强度土体的抗剪强度取决于土的粘结力土体的抗剪强度取决于土的粘结力 C 和内和内摩擦角摩擦角 。土的颗粒越细，粘聚力越大。土的颗粒越细，

6、粘聚力越大。沙土的粘聚力很小或没有，由于粘聚力不沙土的粘聚力很小或没有，由于粘聚力不如内摩擦力影响大，因此土的颗粒越大，如内摩擦力影响大，因此土的颗粒越大，抗剪强度就越高。抗剪强度就越高。地基反应模量刚性路面设计采用温克勒地基模型（图），刚性路面设计采用温克勒地基模型（图），用地基反应模量来表征地基强度。用地基反应模量来表征地基强度。压力压力p与沉降与沉降l之比（单位之比（单位N/cm3)用规定的直径为用规定的直径为76cm的圆形刚性承载板试的圆形刚性承载板试验确定。验确定。1、路基常见的病害及其起因路基沉陷路基沉陷冰胀与翻浆冰胀与翻浆边坡坍塌和溜坡边坡坍塌和溜坡碎落和崩塌碎落和崩塌挡土墙或护

7、坡的裂缝、挡土墙或护坡的裂缝、断裂、鼓肚或沉陷断裂、鼓肚或沉陷不良地质和水文条件造成路基破坏不良地质和水文条件造成路基破坏第八节 路基的变形、破坏及防治1、路基常见的病害及其起因第八节 路基的变形、破坏及防治a)b)路基沉陷（路基沉陷（a.路基沉陷路基沉陷;b.路基沉缩路基沉缩;c.土基沉陷）土基沉陷）c)(1)路基沉陷路基沉陷路基沉陷垂直方向产垂直方向产生较大的沉落生较大的沉落 1）填料不当）填料不当 2）填筑方法不合理）填筑方法不合理：（2）冰胀与翻浆(Frost Heave and Thaw)一般是冻敏土在水和低温温差的影响下形成毛细现象一般是冻敏土在水和低温温差的影响下形成毛细现象积聚

8、冰棱所致，这种现象发生于积聚冰棱所致，这种现象发生于季节性冰冻地区季节性冰冻地区，当温度，当温度在零摄氏度以下反复变化时，由于负温度的坡差影响会将在零摄氏度以下反复变化时，由于负温度的坡差影响会将路基内的水分以毛细吸管的形式积聚到上部冻结隆起，从路基内的水分以毛细吸管的形式积聚到上部冻结隆起，从而使而使路基隆起和路面开裂，发生冰胀路基隆起和路面开裂，发生冰胀；而到了；而到了春融季节春融季节，路基上层土首先化冻，水分无法排出或下路基上层土首先化冻，水分无法排出或下 渗，这时在行渗，这时在行车作用下泥浆就会沿路面裂逢冒出，形成翻浆。车作用下泥浆就会沿路面裂逢冒出，形成翻浆。（3）边坡滑塌a)b)滑

9、动面滑动面滑坡土堆滑坡土堆c)路基边坡的破坏（路基边坡的破坏（a.b.为溜方；为溜方；c.滑坡）滑坡）溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。边坡上表面薄层土体下溜。原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。原因：土体稳定性不足引起。原因：土体稳定性不足引起。（4）、碎落和崩塌、碎落和崩塌剥落和碎落剥落和碎落路堑边坡表面岩层风化，大气温度与湿路堑边坡表面岩层风化，大气温度与湿度交替作用以及雨水冲刷和动力作用之下

10、，表面岩石从度交替作用以及雨水冲刷和动力作用之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。坡面上剥落下来，向下滚落。崩塌崩塌大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。原因：岩体风化破碎，边坡较高。原因：岩体风化破碎，边坡较高。影响：危害较大的病害之一。影响：危害较大的病害之一。（5）挡土墙或护坡的裂缝、断裂、鼓肚或沉陷裂缝：裂缝：基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与养护不当而使基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与养护不当而使砌体产生过度收缩或膨胀等都会引起砌体的裂缝。砌体产生过度收缩或膨胀等都

11、会引起砌体的裂缝。断裂、倾斜或鼓肚：断裂、倾斜或鼓肚：一般是由于砌体后土的侧向压力增大或基础的不一般是由于砌体后土的侧向压力增大或基础的不均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用而引起。均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用而引起。沉陷：沉陷：由于基础土质松软或压实不足所致。由于基础土质松软或压实不足所致。（6）、特殊地质水文条件下的破坏泥石流泥石流岩溶岩溶地震地震较大自然灾害：大暴雨地区。较大自然灾害：大暴雨地区。第八节 路基的变形、破坏及防治（1）不良工程地质和水文地质条件）不良工程地质和水文地质条件 地质构造、岩层走向、土质、地下水位等地质构造、岩层走向、土质、地下水位等（2）不利的水文和气候

12、因素）不利的水文和气候因素 降雨、洪水、干旱等降雨、洪水、干旱等（3）设计不合理）设计不合理 边坡坡度、填高、排水、加固防护等边坡坡度、填高、排水、加固防护等（4）施工不合理）施工不合理 填筑顺序、压实、爆破等填筑顺序、压实、爆破等4、路基破坏原因分析5、路基病害的工程防治路肩的养护路肩的养护边坡的养护边坡的养护排水设施的养护排水设施的养护挡土墙和护坡的养护挡土墙和护坡的养护路基翻浆的养护路基翻浆的养护软土地区养护软土地区养护第八节 路基的变形、破坏及防治1、路基结构承载能力包含哪两个方面？各反映结构的哪些特征？与路面的、路基结构承载能力包含哪两个方面？各反映结构的哪些特征？与路面的病害有何关

13、联？病害有何关联？2、为什么要对路基进行特别重视？其稳定过程受哪些因素影响？、为什么要对路基进行特别重视？其稳定过程受哪些因素影响？3、我国公路用土如何进行类型划分？土的粒组又如何区分？、我国公路用土如何进行类型划分？土的粒组又如何区分？4、我国公路自然区划的原则是什么？各自然区划的道路设计应注重的特点、我国公路自然区划的原则是什么？各自然区划的道路设计应注重的特点有何差别？有何差别？5、名词解释：路基干湿类型；路基临界高度；路基冻涨与翻浆。、名词解释：路基干湿类型；路基临界高度；路基冻涨与翻浆。6、何谓路基工作区、何谓路基工作区?当工作区深度大于路基填土高时应采取何措施？为什么当工作区深度大

14、于路基填土高时应采取何措施？为什么？7、车辆荷载重复作用对路基产生的影响有哪些结果？其取决因素有哪些？、车辆荷载重复作用对路基产生的影响有哪些结果？其取决因素有哪些？8、何为、何为CBR？其反映结构材料的什么特性？其反映结构材料的什么特性？9、路基病害的主要类型及其产生的主要原因？、路基病害的主要类型及其产生的主要原因？复习思考题复习思考题10、一公路修建在4区，黏性土，经测定路基80cm范围内的平均稠度wc为1.18，请问干湿类型出于什么状态？当wc为1.30、1.08时，路基干湿类型又处于什么状态？11、一公路修筑在1区，粉性土，请问当路基高度分别为2.5m,2.0m,1.5m时，路基干湿

15、类型可能处于什么状态？12、已知道路路面结构为4cmAC+6cmAC+8cmAC+38cm水泥稳定碎石+20cm二灰土，抗压模量分别为1800Mpa,1600Mpa,1400Mpa,1900Mpa,和900Mpa，路基模量为45Mpa，请计算路基工作区范围。13、已知道路路面结构为4cmAC+6cmAC+18cm水泥稳定碎石+20cm二灰土，抗压模量分别为1600Mpa,1200Mpa,1900Mpa,和900Mpa，路基模量为45Mpa，请计算路基工作区范围。14、综合分析作业12和作业13，如何保证路基工作区符合要求？思考题o什么是回弹模量、什么是回弹模量、CBR，如何通过什么试验，如何通过什么试验测定测定?名词解释路基临界高度、路基临界高度、平均稠度、平均稠度、路基工作区、路基工作区、地基反映模量地基反映模量、CBR课外任务一：课外任务一：请谈谈你对道路工程的具体认识！请谈谈你对道路工程的具体认识！（以小论文的形式提交）（以小论文的形式提交）课外任务一一