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1、路基工程路基工程中南大学土木工程学院中南大学土木工程学院道路工程系道路工程系p 路基工程概述路基工程概述p 一般路基设计一般路基设计p 地基处理与路基填筑地基处理与路基填筑p 路基边坡与支挡结构路基边坡与支挡结构路基工程路基工程主要内容主要内容中南大学土木工程学院道路与铁道工程国家重点学科中南大学土木工程学院道路与铁道工程国家重点学科p1 路基工程的特点路基工程的特点p2 路基性能要求特点路基性能要求特点p3 路基路基稳稳定的影响因素定的影响因素p4 公路自然区划分与干湿公路自然区划分与干湿类类型型p5 路基的受力特征及要求路基的受力特征及要求p6 路基的路基的变变形、破坏及防治形、破坏及防治
2、 公路路基公路路基是路面的基是路面的基础础，是公路工程的重要，是公路工程的重要组组成部分，它是按照路成部分，它是按照路线线位位置和一定的技置和一定的技术术要求修筑的要求修筑的带带状构造物，与路面共同承受交通荷状构造物，与路面共同承受交通荷载载的作用。的作用。作作为为路面的支承路面的支承结结构物，路基必构物，路基必须须具有足具有足够够的的强强度、度、稳稳定性和耐久性定性和耐久性(Strength,Stability,Durability)。第一第一节节 概述概述第二节第二节 路基工程的特点路基工程的特点路线长、工程量大；路线长、工程量大；沿线地形起伏变化大，地质、地貌、气象特征多变；沿线地形起伏
3、变化大，地质、地貌、气象特征多变；沿线经济程度和交通特点不一样。沿线经济程度和交通特点不一样。1、工程特点、工程特点全天候全天候畅畅通通高速高速安全安全舒适舒适经济经济 2、路基的使用要求、路基的使用要求即即结结构与功能两个方面要求构与功能两个方面要求1.承承载载能力能力(Support Load Ability)包括包括强强度和度和刚刚度两个度两个方面。方面。2.稳稳定性定性(Stability)在地表上开挖或填筑路基，会改在地表上开挖或填筑路基，会改变变原地面地原地面地层结层结构的受力状构的受力状态态，从而造成路基失，从而造成路基失稳稳；大气；大气降水、大气周期性降水、大气周期性变变化化对
4、稳对稳定性的影响。定性的影响。3.耐久性耐久性(Durability)道路工程有道路工程有较长较长的使用年限，因的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。此路基路面工程要求有很好的耐久性能。3、路基性能要求特点、路基性能要求特点第三节第三节 路基稳定的影响因素路基稳定的影响因素p地形地貌地形地貌p海拔高度海拔高度p路路线线与地与地势势地貌的地貌的结结合程度合程度1.地地理条件理条件p 岩石或土的种岩石或土的种类类与成因与成因p 地地质质走向与走向与层层理理p 有无有无软软弱弱层层或或软软弱弱夹层夹层p有无地震、泥石流或岩溶等有无地震、泥石流或岩溶等不良地不良地质质情况情况2.地地质质条
5、件条件p气温（季气温（季节节性与地形性）性与地形性）p降水降水p日照日照p风风力力风风向向3.气气候条件候条件p 地表水的水文条件地表水的水文条件1、地表、地表积积水水位与存水水水位与存水时间时间p 2、地表水的排泄、地表水的排泄p 3、河流的常水位与洪水水位、河流的常水位与洪水水位p 4、河流的河岸及河床的淤、河流的河岸及河床的淤积积p 地下水的水文地地下水的水文地质质条件条件1、地下水的移、地下水的移动规动规律律2、地、地质质内的内的层间层间水、裂隙水、泉水水、裂隙水、泉水4.水水文和水文地质条件文和水文地质条件p土的不同颗粒组成形成不同的土的不同颗粒组成形成不同的材料强度机理材料强度机理
6、p不同类别的土受水温影响的程不同类别的土受水温影响的程度不同度不同p不同的土类有不同的工程特征不同的土类有不同的工程特征与性质与性质5.土土的的类别类别6.路路基土的分基土的分类类一、按粒径组成、塑性指数(plastic index)：土土巨粒土巨粒土特殊土特殊土细粒土细粒土粗粒土粗粒土漂石土漂石土卵石土卵石土砾类土砾类土砂类土砂类土粉质土粉质土粘质土粘质土有机质土有机质土黄土黄土膨胀土膨胀土红粘土红粘土盐渍土盐渍土6.路路基土的分基土的分类类第四节第四节 公路自然区划公路自然区划2、区划定制原则：u自然条件影响道路建设u自然条件大致相同的划分为一区，在同一区内从事公路规划、设计、施工、管理时
7、，可相互参照1、区划定制原因：u道路工程特征相似u地表气候区划差异性u自然气候因素既有综合又有主导作用指的是根据全国各地气候、水文、地质、地形等条件对公路工程的影响而划分的地理区域。第四节第四节 公路自然区划公路自然区划 3、公路自然区划标准JTJ003-86：按三个等级进行区划：七个一级区划：以两条均温等值线和两条等高线为标志北部多年冻土区 东部温润季冻区黄土高原干湿过渡区东南湿润区西南潮暖区西北干旱区青藏高寒区全年均温全年均温-2等等值线值线，一月份均温，一月份均温0等等值线值线。1000米等高米等高线线，走向北偏，走向北偏东东，3000米等高米等高线线，走向自西向，走向自西向东东。第四节
8、第四节 公路自然区划公路自然区划一一级区名称区名称公路工程的自然条件特点公路工程的自然条件特点路基路面的路基路面的设计要求要求北部多年冻土区多年冻土层春夏有热融发生，降低土基强度；秋季层上水由上至下冻结，形成承压水；冬季产生冻胀。路面设计重要原则是维持冻稳性，保护冻土上限不至下降；路基设计宁填勿切，填土最好为冻稳定性好的土或砂砾东部湿润季冻区 冬季冻胀，春季翻浆，夏秋水毁和泥石流有一定影响。地形以平原和丘陵为主。路基填土高度应符合要求；应采取措施隔温、排水、截断毛细水上升；应用水稳性冻稳性好的材料做路面基层。黄土高原干湿过渡区为东部温润季冻区向西北干旱区和西南潮暖区的过渡区。地下水位深，干燥土
9、基强度较好，但粉质大孔性黄土易冲蚀和遇水湿陷。选择不透水的面层或上封闭层，以防雨水下渗造成黄土失陷；潮湿地段注意排水；掺灰类结构层是稳定的路面基层，或在石料基层下设砂砾底基层一级区名称公路工程的自然条件特点路基路面的设计要求东南湿热区雨量充沛，雨型季节性强，台风暴雨多；地温高，易引起沥青路面泛油，加大水泥路面翘曲应力；水稻田多，土基湿软，强度低。注意黑色面层材料的热稳定性和防透水性；沥青材料宜选用较高标号，保证基垫层稳定性；加强公路排水设施；水稻田、软土和潮湿路段应处理。西南湿暖区雨期较长，蒸发较少，渗透较大，故土基较湿；石质路基和部分干湿季节分明地区，土基强度较高。保证其湿稳性；过湿地区已采
10、用路堤，并使边坡符合要求；石料丰富，有利于设计中就地取材。西北干旱区土基强度和水文状况均佳，筑路砂石材料较多；中级路面易搓板松散和扬尘；高山区有风雪流危害；灌区和绿洲有冻胀翻浆。保证其干稳定性，改建沥青路面为有效方法；绿洲灌区应充分利用就近所产砂砾、石料进行处理；还应注意风蚀和沙埋的防治。青藏高原区滑坡、崩塌、泥石流等极严重；沥青老化快；公路通过条件困难。按保温原则设计，保证路基稳定性；沥青路面设计应采取措施。u北部多年冻土区：冻土、冻土退化（全球气温升高）北部多年冻土区：冻土、冻土退化（全球气温升高）u东部温润集结区：冻胀翻浆东部温润集结区：冻胀翻浆u黄土高原干湿过渡区：黄土黄土高原干湿过渡
11、区：黄土u东南湿热区：排水、湿软地基东南湿热区：排水、湿软地基u西南潮暖区：不良地质（喀斯特、滑坡）西南潮暖区：不良地质（喀斯特、滑坡）u西北干旱区：缺水、雪害西北干旱区：缺水、雪害u青藏高寒区：高寒、冻土青藏高寒区：高寒、冻土各个自然区划内路基路面设计的注意事项各个自然区划内路基路面设计的注意事项33个二级区划和19个副区：以潮湿系数（K=年降雨量R/年蒸发量Z）划分三级区划：各省，自治区自行划定 3、公路自然区划标准JTJ003-86：第四节第四节 公路自然区划公路自然区划44、我国的公路自然区划、我国的公路自然区划第五节第五节 路基的水温状况与干湿类型路基的水温状况与干湿类型11、路基的
12、水温状况、路基的水温状况（1）路基水的来源）路基水的来源p 原始土具有的自然含水量；大气降水；地面水；地下水；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；薄膜移动水毛细上升水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水（2）路基水温状况及其变化）路基水温状况及其变化p 地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀路基冻胀与与翻浆现象翻浆现象。11、路基的水温状况、路基的水温状况冻胀丘冻胀丘Pingo热融热融thaw渗入路面渗入路肩由路肩由边沟由较高处渗入地下水位由下层土水汽移动由地下水地下水位变动11、路基的水温状况
13、、路基的水温状况p温度造成温度造成路基体路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；（3）温度对路基稳定的影响）温度对路基稳定的影响路面开裂路面开裂11、路基的水温状况、路基的水温状况u冻胀(frost heave)：积聚于面层下的水结冰后体积增大，使路基隆起 而造成的路面开裂等破坏现象。膨胀压力u翻浆(frost boiling)：冻涨土在温度升高后融解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路面结构破坏，水进入路基，路基土会以泥浆的形式从冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。条件：粉质土和极细的砂温度变化地下水位高 11、路基的水温状况、路基的水温状况湿度对路基的影响
14、：湿度对路基的影响：湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型。制路基的干湿类型。（4 4）湿度对路基路面稳定的影响）湿度对路基路面稳定的影响11、路基的水温状况、路基的水温状况对于对于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同稠度可能不同不同的粘土，p、L 大小不同wpwwL液性指数液性指数定义：定义：IL1坚硬状态坚硬状态可塑状态可塑状态流流 态态0.00 0.250.25-0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑天然稠度天然稠度用于划分路基的干湿状态用于划分路基的干湿状态（5 5）路基的干湿类型）路基的干湿类型
15、塑性指数塑性指数吸附结合水的能力；粘性大小；大致反映粘土颗粒含量吸附结合水的能力；粘性大小；大致反映粘土颗粒含量 路基干湿类型：路基干湿类型是指路槽底面以下80cm深度内最不利季节的干湿状态，分为干燥、中湿、潮湿、过潮湿4个类型，要求路基处于干燥和中湿状态，潮湿和过潮湿路基必须经过处理后方可铺筑路面。干燥中湿潮湿过湿需处理（5 5）路基的干湿类型）路基的干湿类型塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态塑态塑态 流态流态 强结合水膜最大强结合水膜最大出现自由水出现自由水强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水稠度状态
16、稠度状态含水量含水量土中水的形态土中水的形态w缩限缩限s（5 5）路基的干湿类型）路基的干湿类型（1）以）以平均稠度平均稠度（）来划分和判断（）来划分和判断（对已有公对已有公 路路）式中：式中：不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下80cm深度内的平均稠度；深度内的平均稠度；不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下80cm深度内第深度内第i层的稠度层的稠度;不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下80cm深度内第深度内第i层的天然含水量；层的天然含水量；路槽底面以下路槽底面以下80cm深度内第深度内第i层的液限；层的液限；路槽底面以下路槽底面以下80cm深度内第深度内第i层的塑限。层的塑限。（6 6）路基的干湿类型划分）路基的干湿类型划分 据计算值按道路所处自然区划和路基路基土类别查表确定据计算值按道路所处自然区划和路基路基土类别查表确定 _ _ _ _干燥干燥 中湿中湿 潮湿潮湿 过湿过湿干燥中湿潮湿过湿需处理（6 6）路基的干湿类型划分）路基的干湿类型划分各自然区划土基分界稠度表各自然区划土基分界稠度表（）以（）以平均相对含水量平均相对含水量()来划分和判断来划分和判断(对已有公
