路基工程路基基本性质教学课件PPT

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1、长安大学Chang An University第二章 路基基本性质长安大学Chang An University授课内容o 1 路基土的工程分类o 2 公路自然区划o 3 路基水温状况与干湿类型o 4 路基土的应力应变关系o 5 路基承载力长安大学Chang An Universityo 分类的基本原则（1）应选用对土的工程性质、最能反映土的基本属性 和便于测定的指标作为分类依据（2）要有一定的逻辑性（3）应能反映土在不同工作条件下的特性o 土的工程分类标准（GB-T 50145-2007）1 路基土的工程分类长安大学Chang An University1 路基土的工程分类o 分类体系（1）

2、划分指标：土的颗粒组成及其特征土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数土中有机质含量长安大学Chang An University1 路基土的工程分类o 分类体系（2）粒组定义：工程上常把大小相近的土粒合并为组粒组划分：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土图 粒组划分长安大学Chang An University1 路基土的工程分类o 分类体系（3）颗粒级配特征：不均匀系数Cu和曲率系数Ccd10、d30和d60是指土的特征粒径，分别是指小于该粒径的土粒质量为土总质量的10%、30%和60%。长安大学Chang An Universityo 分类体系（4）划分方法：按不同粒组的相对含量划分：巨粒类土、粗粒

3、类土和细粒类土巨粒类土：按粒组划分粗粒类土：按粒组、级配、细粒土含量划分细粒类土：按塑性图、所含粗粒类别及有机质含量划分1 路基土的工程分类长安大学Chang An Universityo 分类体系（4）卡萨格兰德塑性图（Cassagrande plasticity chart）1 路基土的工程分类长安大学Chang An University1 路基土的工程分类o 土的分类长安大学Chang An University1 路基土的工程分类o 土的分类长安大学Chang An Universityo 土的分类1 路基土的工程分类长安大学Chang An Universityo 土的工程性状评价

4、（1）巨粒土 良好（强度、稳定性好）（2）粗粒土 良好（3）砂土 强度、稳定性好，压实困难；（4）砂性土 强度、稳定性好，压实容易；（5）粉性土 粘性小，毛细作用强，水稳定性差，易产生冻胀和翻浆；（6）粘性土 粘性大，水稳定性优于粉土，毛细作用强；（7）重粘土 不透水，粘聚力大，干燥时很坚硬，不易施工 1 路基土的工程分类长安大学Chang An University2 公路自然区划o 自然区划分类自然地理区划：综合自然区划、部门区划专业自然区划：农业、建筑、生态、公路长安大学Chang An Universityo 区划目的我国幅员辽阔，各地自然条件和道路的工程性质差异很大。区分不同地理区划

5、自然条件对公路工程影响的差异性，便于道路工作者在路基路面结构类型选择以及设计、施工养护中采取合适的设计参数和技术措施，保证路基路面的强度和稳定性。根据水、土、温度因素（相似性），在一定区域内，定性地确定公路工程的特点（即土基回弹模量，由干湿类型和土性质决定）。2 公路自然区划长安大学Chang An Universityo 区划原则以自然气候的综合性和主要性相结合为原则1、公路工程特征相似的原则：在同一区划内，在同样的自然因素下筑路具有相似性。2、地表气候区划差异性的原则：地表气候是地带性差异和非地带性差异的综合结果。3、自然气候因素既有综合又有主导作用的原则：自然气候变化是各种因素综合作用的

6、结果，但其中又有某种因素起主导作用。2 公路自然区划长安大学Chang An Universityo 公路自然区划划分2 公路自然区划一 级 区 划三大地带三个阶梯水热平衡 地理位置全年平均气温2一月份平均气温0多年冻土季节冻土全年不冻海拔1000m海拔3000m依据气候和地形为主导因素，即以2条均温等值线和2条等高线作为一级区划的标志，将全国分为七个一级自然区：冻土、温湿、干湿过渡区、湿热区、潮暖区、干旱区和高寒区长安大学Chang An Universityo 公路自然区划划分（1）二级区划：潮湿系数k（2）三级区划：1、水热、地理和地面；2、地表地貌、水文和土质。2 公路自然区划长安大学

7、Chang An Universityo 各自然区划的筑路特点区-北部多年冻土区：道路设计原则-保温区-东部湿润季冻区：路面结构要突出-防冻胀与翻浆区-黄土高原干湿过渡区：筑路主要问题是黄土的冲蚀与遇水湿陷区-东南湿热区：筑路主要问题是水毁、冲刷和滑坡区-西南潮湿区：土基湿软，注意路基整体稳定性区-青藏高寒区：气候干燥，砂石搓泥、松散，沙漠地区风蚀和沙埋区-北部多年冻土区：有多年冻土，注意保温设计，沥青路面易老化2 公路自然区划长安大学Chang An Universityo 评价（1）侧重于为低等级道路服务，病害主要考虑冻胀与翻浆。目前高等级公路的冻胀与翻浆已经不是主要的病害（2）影响因素仅

8、是水、热，没有考虑地貌、地质等。（3）不能很好地为公路服务，服务范围不明确目前有用的仅是土基模量、最小路基高度、稠度参照该区划；2 公路自然区划长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 路基湿度来源水在土中由高压向低压处 、由高温向 低温处、由高含水量向低含水量处移动。在干旱地区，地表蒸发量大，当水由 下向上移动时 ，溶解的盐类 也随之移动 ，盐分集聚于地面，往往形成盐渍 （zi） 土。长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 水温状况变化对道路工程的影响水温状况是指由于湿度与温度变化对路基产生的共同影响聚冰带是指沿路基深度出

9、现较大温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或气态由热处向冷处移动，并聚集在该处。这种现象在季节性冰冻地区最为严重。长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 路基干湿类型1、路基稠度wc=1.0，即w=wp 时，为半固体与硬塑状的分界值wc=0， 即w=wl 时，为流塑与流动状的分界值0wc1.0，即wpwwl 时，可塑状态 2、干湿类型及划分定义：指含水量不同时路基土的相对干湿状态类型：干燥、中湿、潮湿和过湿长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 路基干湿类型划分1、已建公路按不利季节路床土的平均稠度 和分界相对稠度的关系而

10、定。当 时，路基属于干燥类型；当 ，路基属于中湿类型；当 ，路基属于潮湿类型；当 ，路基属于过湿类型。按自然区划、土类查表确定分界稠度长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 路基干湿类型划分2、新建道路临界高度指在不利季节当路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路槽底面距地下水位或地表积水水位的最小高度，或者说与分界相对稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度。可根据土质、气候因素按当地经验确定。最小填土高度是指路肩边缘距离原地面高度。最小填土高度： 砂性土：0.30.5m 粘性土:0.40.7m 粉性土：0.50.8m长安大学Chang An Univ

11、ersity3 路基水温状况与干湿类型o 路基干湿类型划分2、新建道路干燥状态：地下水位低，路槽距地下水位距离应保 证路床免受毛细水浸润。 中湿状态：地下水位相对较低，路基上层Hd土层下 部已受到地下水毛细水作用浸湿，但是路槽地距地 下水位距离仍大于毛细水上升高度HL。 潮湿状态：地下水位高，路槽距地下水位距离小于 地下水毛细润湿区高度HL。 过湿状态：地下水位过高，路槽距地下水位距离小 于地下水过近，整个路基潮湿。长安大学Chang An University3 路基水温状况与干湿类型o 路基干湿类型划分2、新建道路 最小填土高度是指路肩边缘 距离原地面高度砂性土：0.30.5m粘性土:0.

12、40.7m粉性土：0.50.8m长安大学Chang An Universityo 例：上海郊区，属1区，粉质亚粘土，路基最高地下水位离地面90cm，低矮填土，路槽底部距地面30cm。确定干湿类型。3 路基水温状况与干湿类型H1.2m。查表2-8，知：H2：1.31.4 H3：0.91.0所以H介于H2和H3之间，属于潮湿区。长安大学Chang An University4 路基土的应力应变关系o 路基受力状态静载：路基自重活载：汽车轮重a、集中荷载：鲍辛尼斯公式b、均布荷载:：02，r：0R(p为均布荷载，R作用半径)长安大学Chang An Universityo 路基工作区，路基工作区a、

13、汽车荷载大小不同，Za不同b、Za随路面强度增大而递减c、当路基工作区Za大于路基填土高度时4 路基土的应力应变关系长安大学Chang An Universityo 应力应变关系4 路基土的应力应变关系非线性 、 弹塑性、流变特性长安大学Chang An Universityo 应力应变关系流变性由于车辆荷载作用短，一般不考虑弹塑性在计算路基的永久变形时考虑非线性的考虑方法局部线性化方法初始切线模量切线模量割线模量回弹模量 4 路基土的应力应变关系长安大学Chang An University4 路基土的应力应变关系o 应力应变关系非线性的考虑方法将回弹模量表示成应力或应变的函数如砂性土回弹模

14、量：ER=K1K2式中：ER土基回弹模量；全应力，即=1+2+3K1, K2回归常数。长安大学Chang An University4 路基土的应力应变关系o 重复荷载对路基土的影响塑性变形累积每次荷载作用之后，回弹变形即时消失塑性变形不能消失，残留在土基之中多次荷载作用塑性变形累积，总变形增大。长安大学Chang An Universityo 重复荷载对路基土的影响两种状态土体逐渐被压密，每次塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定。这种不会导致土体产生剪切破坏每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏。4 路基土的应力应变关系低重复应力值 高重复应

15、力值 lgN长安大学Chang An University4 路基土的应力应变关系o 重复荷载对路基土的影响何种状态，取决于： 土的性质（类型）和状态（含水率、密实度、结构状态） 重复荷载大小：重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比 荷载作用性质：重复荷载施加速度、作用持续时间及频率 土侧向应力大小长安大学Chang An University5 路基承载力 路基作为路面基础，它是抵抗车轮荷载能力的大小，主 要取决于路基顶面一定应应力级级位下的抗变形能力。 用于表征土基承载力的参数有：回弹模量地基反应模量加州承载比长安大学Chang An Universityo 土基回弹模量优点：反映土基瞬时荷载作用下的可恢复变形。因而可以用弹性理论 公式描述荷载与变形之间的关系。测定方法：（1）柔性承载板法土基与压板之间接触应力压板中心处挠度压板边缘处挠度5 路基承载力长安大学Chang An University5 路基承载力o 土基回弹模量测定方法：（2）刚性承载板法板底接触应力随r呈鞍形分布长安大学Chang An University5 路基承载力o 土基回弹模量测定方法：（2）刚性承载板法逐级加载法，每级增加0.04MPa，卸载稳定1min后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。回弹变形值超过1mm时，则停止加载。点绘荷载弯沉曲线。荷载弯沉曲线长安大学Chang An Universi