路基路面思考题和答案

1.公路设计中，对路基路面有哪些要求？1.承载能力:强度、刚度;稳定性:自然平衡破坏的稳定性、水稳定性、温度稳定性等;耐久性：疲劳、损伤、老化衰变;表面平整度;表面抗滑性能2.影响路基路面稳定性的因素有哪些？并简要说明它们是如何影响的？1）地理条件;2)地质条件;3)气候条件;4)水文和水文地质条件;5)土的类别。总之，地质条件是引起路基路面破坏的基本前提，水则是造成病害的主要原因。3.我国公路用土的划分依据是什么？是怎样划分的？划分依据：根据土的颗粒组成，塑性指数和土中有机质含量分类：分类：巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土4.为什么要进行公路自然区划？我国公路的自然区划原则是什么。区分不同地理区域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、施工和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。以自然气候因素的综合性和主要性相结合为原则。1.道路工程特性相似性原则：即同一区划内，在同样自然因素下筑路具有相似性。2.地表气候区划差异性原则：即地表气候是地带性差异与非地带性差别的结果。3.自然气候因素既有综合又有主导作用的原则：即自然气候变化是多种因素作用结果。但其中又有某些因素起着主导作用。5.按力学性能，道路路面可分为哪几种？各有何特点？按结构力学性能和设计方法分类：1、柔性路面：柔性路面总体刚度较小。路面结构由各种未经处治的粒料基层和沥青面层、碎砾石面层或块石面层组成。2、刚性路面：用水泥砼作面层或基层的路面结构。路面结构抗弯拉强度高，具有较高的弹性模量，呈现出较大的刚度。3、半刚性路面：用水泥、石灰等无机结合料处治土或碎砾石，用含有水硬性结合料、工业废渣修筑的基层，在其上铺筑面层形成的路面。刚度介于柔性路面和刚性路面之间。6.路基的干湿类型分哪几种？划分依据是什么？设计中如何确定路基的干湿类型？干燥、中湿、潮湿、过湿。干湿类型由分界稠度WC1、WC2、WC3来划分。在公路勘测设计中，确定路基的干湿类型需要在现场进行勘查，对于原有公路，按不利季节路槽底面一下80CM深度内土的平均稠度确定。7.为什么要设置路拱横坡？怎样选择路拱横坡？为及时排出雨水，利于行车，需设路拱。选择时需考虑雨水情况和行车速度确定i值。高等级公路：常采用直线型或较小坡度。低等级公路：一般采用抛物线型且横坡度较大。8.公路路面结构为何要分层？通常分为哪些层位？各层位的功能和要求是什么？行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低，为适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑，按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同划分为面层、基层、垫层。【面层】功能：结构性、功能性；要求：具有良好的抗滑性、平整性。【基层】功能：承重层，扩散应力，结构性功能；要求：水稳定性；【垫层】功能：改善土基的温度和湿度状况，进一步扩散应力；要求：水稳定性和隔温性能。9.路面等级划分的原则是什么？试简述各等级路面的特点、适用条件和常用的面层材料。按使用土质、材料组成及结构强度与稳定性，路面分为四级。【高级路面】：用矿质材料修筑强度、刚度大，稳定、耐久，适应繁重的通量，行车条件好，维护费用少，但初期费用投资高。适用于高级、二级公路。水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石。【次高级路面】：较高级路面，强度刚度较差，使用寿命较短，行车速度较低。初期建设费用较高级路面低，但需定期修理，养护和运输成本较高。适用于二、三级公路。常用面层材料为沥青贯入碎石、路拌沥青碎石、沥青表面处治、半整齐石块。【中级路面】刚度、强度低，稳定性差，使用期短，平整度差，易扬尘，适用慢速、少量交通。初期投资少，但需经常养护且运输成本高。适用于三、四级公路，泥结或级配碎石、水结碎石、不整齐石块、其他粒料。【低级路面】：刚度、强度最低，稳定性差，路面不平整。易扬尘，不能全天候行车，且运输成本高，需经常养护修理。各种粒料或当地材料改善，炉渣土、砾石土、沙砾土。10.从路面结构的力学特性和设计方法相似性出发，将路面分为哪几类？各有何特点？【柔性路面】：柔性路面总体刚度较小。路面结构由各种未经处治的粒料基层和沥青面层、碎砾石面层或块石面层组成。【刚性路面】：用水泥砼作面层或基层的路面结构。路面结构抗弯拉强度高，具有较高的弹性模量，呈现出较大的刚度。【半刚性路面】：用水泥、石灰等无机结合料处治土或碎砾石，用含有水硬性结合料、工业废渣修筑的基层，在其上铺筑面层形成的路面。刚度介于柔性路面和刚性路面之间。11.汽车对路面作用有哪几种力？分别对路面产生哪几种破坏？答：垂直静压力：引起路面结构发生剪切破坏，产生裂缝和弯沉；水平力：推挤、拥包、波浪、车辙；振动力？：导致疲劳破坏。12.车轮荷载的单圆荷载、双圆荷载的含义是什么？如何计算？单圆荷载：每一侧的双轮用一个圆表示时称为单圆荷载。其圆直径D为：双圆荷载：每一侧的双轮用两个圆表示时称为双圆荷载。其圆直径d为：13.路面设计为何要进行轴载换算？换算原则是什么？我国水泥砼路面和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载100kN作为标准轴载（BZZ-100），其它各种轴载与通行次数按照等效换算原则换算成标准轴载的当量通行次数。等效换算原则：即同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损伤程度.14.什么是设计年限累计当量轴次？如何计算确定？在设计年限，按换算原则，将不同车型，不同轴载作用次数换算为与标准轴载100KN轴载作用次数的总量，记为15.什么是轮迹横向分布？如何确定轮迹横向分布系数？一般而言，轴载通行次数是按一定规律分布在车道横断面上，这称为轮迹的横向分布。轮迹横向分布系数：在路面结构设计中，用轮迹横向分布系数η来反映轮迹横向分布频率的影响。通常取两个条带的宽度50cm（因为双轮组每个轮宽为20cm，轮隙宽10cm）的条带频率之和作为轮迹横向分布系数。16.什么是路基工作区？在路基某一深度处，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（约1/n=1/10～1/5）时，该深度范围的路基称为路基工作区。17.表征土基承载力的参数指标有哪些？各种指标如何确定？用于表征土基承载力的参数指标有回弹模量、地基反应模量和加州承载比（CBR）等;土基回弹模量：1.柔性压板法；2.刚性压板法。土基反应模量即用温克勒（E.Winkler）地基模型描述土基工作状态时，用地基反应模量K表征土基的承载力。（温克勒地基也称K地基、弹簧地基、稠密液体地基）。加州承载比（CBR）：加州承载比是美国加利福尼亚州（California）提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。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18.地基反应模量和加州承载比各代表什么？（同上···）19.常见的路基破坏形式有哪些？路基破坏的综合原因有哪些？形式有：1.路基的沉陷与沉缩；2.边坡滑塌；3.碎落和崩塌；4.路基沿山坡滑动；5.不良地质和水文条件造成的路基破坏。20.路面材料力学强度有哪几种？各种强度如何确定？1、抗剪强度：路面结构层抗剪强度不足可导致路面整体结构发生剪切破坏、部分结构产生剪切破坏和材料层的各种剪切破坏。按摩尔(Mohr-Coulumb)强度理论，材料的抗剪强度包括摩阻力和粘结力两部分组成，对于松散粒料无法进行直剪试验时，可以由三轴压缩试验，绘制摩尔圆和相应的包络线，按上式直线关系近似确定c、φ值。2、抗拉强度：当路面结构层因收缩受到约束阻力而产生拉应力超过材料的抗拉强度时，路面结构会产生拉伸断裂。路面材料的抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供，可用直接拉伸或间接拉伸试验测定。3、抗弯拉强度：水泥混凝土、沥青混凝土以及各种半刚性路面材料修筑的结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯工作状态。由车轮荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生弯曲断裂。路面材料的抗弯拉强度，大多通过简支小梁试验进行评定。采用三分点加载；4、应力－应变特性（1）碎、砾石材料:三轴压缩试验得到的应力～应变关系曲线表明，无结合料的碎、砾石材料的应力～应变特性具有明显的非线性特征。碎、砾石材料的回弹模量值同材料的级配、颗粒形状、密实度等因素有关，取值范围为100～700MPa。密实度越高，模量值越大；颗粒棱角多，模量高；细料含量不多时，含水量的影响很小。(2)水泥混凝土和无机结合料处治的混合料a、单轴试验：单轴试验适用于养护一定期限后且具有一定强度的水泥混凝土或无机结合料处治的混合料。先测定抗压强度，然后取同样试件施加40％的抗压强度测定抗压弹性模量，用传感器或千分表测定轴向压缩变形。B、室内承载板试验无机结合料早期抗压弹性模量不宜采用无侧限单轴试验方法确定。理想的试验方法：三轴压缩试验。应力级位较低时（极限应力的50%），应力－应变可近似看作是线性的，按回弹应变量确定的回弹模量可看作是常数不具备三轴试验条件时，抗压弹性模量可用室内承载板法测定。试件尺寸：直径×高=150mm×150mm，承载板直径为37.4mm，面积为11cm；C、小梁试验测定水泥混凝土与无机结合料处治的混合料的抗折弹性模量。u先测定抗折强度，然后取同样试件施加50％的抗折强度测抗折弹性模量，用传感器或千分表测定跨中挠度。（3）沥青混合料u：青混合料的应力一应变特性与加载温度和加荷时间有很大关系。在低温的条件下可采用单轴试验或小梁试验测定；在高温的条件下用三轴试验测定。对沥青混合料进行三轴压缩试验，在不变应力的作用下，可以得出应变同应力作用时间的关系曲线。21.何谓疲劳、疲劳破坏、疲劳强度、疲劳极限？产生疲劳的原因是什么？疲劳：对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料强度的降低现象称为疲劳。疲劳破坏：疲劳的出现，是由于材料微结构的局部不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用之下微量损伤逐步累积扩大，终于导致结破坏，称为疲劳破坏。疲劳强度：在一定的重复作用次数下，材料结构出现疲劳破坏的重复应力值疲劳极限：材料在应力重复作用一定次数(例如106～107次)后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此稳定值称为疲劳极限。当重复应力低于此值时，材料可经受无限多次的作用而不出现破坏。产生疲劳的原因：疲劳的出现，是由于材料微结构的局部不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用之下微量损伤逐步累积扩大，终于导致结构破坏。22.试分析比较沥青混合料和水泥混凝土的疲劳特性有何异同。23.在重复荷载作用下，对路基土的变形有何影响？土基在重复荷载作用下产生的塑性变形积累，最终将导致何种状况，主要取决于：（1）土的性质（类型）和状态（含水量、密实度、结构状态）；（2）重复荷载的大小以重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比来表示，即相对荷载；（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；（4）土基中侧向应力的大小。24.路基设计的一般要求是什么？路基设计的基本内容有哪些？路基设计的一般要求：1.路基设计前应做好全面的调查研究；2.路基设计应兼顾当地农田基本建设的要求；3.山岭、直丘区的路基设计应根据自然条件，特别是工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度；陡坡上的半填半挖路基，可根据地形地质条件，来取护肩、砌石或挡土墙；5.沿河路基设计应注意路基不被洪水淹没或冲刷。路基设计的基本内容：1.选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度。2.选择路堤填料与压实标准。3.确定边坡形状与坡度。4.路基排水系统布置和排水结构设计。5.坡面防护与加固设计。6.附属设施设计25.路基的典型横断面形式有哪些？各有何特点？典型横断面形式：路堤、路堑、填挖结合路基路堤的特点：设计线高于原地面；排水、通风条件好；施工质量易控制，可控制填料选择、干湿类型、密实度等；受水文地质影响小。路堑特点：设计线低于原地面；排水通风条件差；行车视距也差；破坏了原地层天然平衡，