72线路基础第六章(修改)

1西南交通大学第六章路基及路基稳固性本章要点:•路基类型•路基断面•路基设计•路基边坡稳定性及检算方法2西南交通大学§6.1路基横断面及组成一路基类型1.按断面形式分①路堤——线路高出自然地面，经填筑而成②路堑——线路低于自然地面，经开挖而成③不填不挖④半路堤——部分填筑⑤半路堑——部分开挖⑥半堤半堑——部分开挖、填筑3西南交通大学路基断面图4西南交通大学二路基组成1.路基本体——路基体2.排水设备——地表水、地下水3.防护加固建筑物(一)路基本体1.路基顶面2.路肩3.边坡5西南交通大学1.路基顶面——铺设轨道的工作面1）形状有路拱：非渗水性土质梯形——单线三角形——双线无路拱：渗水性土质6西南交通大学2)特点a.无路拱路基顶面标高＞有拱路基顶面标高b.曲线地段，外侧路基需加宽c.渗水路基与非渗水路基相接时，路基面由非渗水路基路肩高程向渗水性路肩高程顺坡，坡长≮10m3)路基顶面宽度——路基两侧路肩边缘间的距离①决定顶面宽度的因素1.铁路等级——Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ2.轨道等级——特重、重、次重、中、轻3.土质——渗水、非渗水4.道床厚度——0.35~0.5m5.轨枕形式——木、钢混、整体6.单线、双线7西南交通大学②路基顶面宽度构成要素a.单线有路拱：B=2C+2+A无路拱：B=2C+2m(h1+h2)+AB—顶面宽C—路基肩宽x—边坡宽A—道床顶面宽8西南交通大学b.复线（非渗水路基）：B=2C+2x+A+D9西南交通大学c.特点路堤5.6—7m非渗水路堑5.6—6.7m单线路堤4.9—6.1m渗水路堑4.9—5.7m①路基面宽路堤10.6—11.1m非渗水路堑10.2—10.7m双线路堤9.8—10.1m渗水路堑9.4—9.7m10西南交通大学②曲线地段单线：路基面外侧需加宽，加宽量在缓和曲线范围内递减复线：加宽需计算。注：线间距需加宽2.路肩——路基顶面无道床覆盖的部分1)作用:①防止路基核心部分在受压时向外发生挤动与变形②防道碴滚落③便于设置各类信号与线路标志④供行人行走2)路肩宽度Ⅰ、Ⅱ级路堤：宽度≮0.6mⅢ级及路堑：宽度≮0.4m11西南交通大学3)边坡路堤：路堤两侧的斜坡路堑：开挖面两侧的斜坡决定边坡坡度的因素路堤填料性质边坡高度基底水文，地质条件路堑边坡土质地质水文条件边坡高度注：边坡坡度：路堑为1：0.3—1：1.75路堤为1：1.3—1：1.7512西南交通大学三路基设计(一)路堤横断面1.路堤标准横断面注:1)护道——保持路基稳定有2-4%斜度利于排水2)纵向排水沟：底宽0.4m，深0.6m，边坡为1:1梯形断面，纵向坡度为2—8‰2.路堤横断面构成①路基面②边坡③护道④取土坑⑤纵向排水沟13西南交通大学(二)路堑横断面1.路堑标准横断面2.路堑横断面构成①路基面②侧沟③边坡④截水沟（天沟）注：1）侧沟：排水，边坡1:1，2-8%纵坡2）隔离带：稳定路堑边坡，宽度2-5m3）天沟：防水流入路堑14西南交通大学§6.2路基的稳固性一影响路基稳固性的因素1.路基稳固性概念1）作用于路基上的力:①列车的载荷②轨道重力③土体本身的自重④自然营力2）路基稳固性要求：在温度变化，风雨等自然力的侵蚀下，能够保持稳固，即不发永久变形（塌陷等）15西南交通大学3)路基稳固性判定：用路基强度与稳定性表示，在判定时，采用力学分析法或工程地质对比法进行4)路基稳固性破坏的变化过程：由于地表水的渗入，地下水上升或由于土壤内温度的变化及其它人为因素，引起土壤结构与性质的变化，其稳定性遭到破坏。其变化过程呈循环性，循环时间不等，变化程度也因自然和人的活动而异。一般表现为：局部移动→相对稳定→局部移动→相对稳定→全面移动→稳定丧失。16西南交通大学2．影响路基稳固性的因素1)路基的平面位置与形状平面位置：地质不良地段形状：标高、路基宽度、路基边坡2)路基与轨道类型的匹配3)地质、地形与水文条件不良地质：滑坡、崩塌、泥石流、软土、盐土粘土、多年冻土、黄土等水文：地表水、地下水4)自然营力:风、雪、雨、冻5)人为作用。17西南交通大学二路基失去稳定性的外观表现1.基底沉降：由路基底部、地质、水文变化引起2.路堤本身沉降：内部应力变化（温度、外力）3.边坡坍塌、滑动4.路基整体滑动三路基稳定性验算验算方法为两种：①数学分析方法；②近似计算方法一般采用第2种方法18西南交通大学1.路基稳定性验算近似的计算法原则：基本假定1)路基土体破坏由剪切破坏引起2)路基土体极限平衡状态在滑动面上达到3)路基土体的滑动为整体滑动4)不考虑滑动体内部的应力分布2.路基边坡稳定性验算方法1)路基滑动面A．平面形——匀质砂类土B．圆柱面——匀质粘性类土C．折线与曲线形——特殊性质类的土19西南交通大学2)路基稳定系数抗滑动——抵抗土体下滑的力（内摩擦力+粘聚力）稳定系数:下滑力（重力）抗滑力KK=1临界稳定；K1边坡稳定，取K=1.253)计算方法A．均质沙土类土柱FEBAβCDTβQNL※滑动面为AB※滑动土体(重力)为Q(包括轨道、列车动载荷)※土柱：列车与轨道的换算重量20西南交通大学下滑力T=Q·Sinβ法向分力N=Q·Cosβ抗滑力=Ntgφ+CL式中:φ——土体的内摩擦角C——粘聚力L——滑动面长度β——滑动面与水平面夹角sinQCLtgcosQsinQCLNtgK21西南交通大学注：①假想面有多个，AB只是其中之一②由多个假想面求出多个K，k1、k2、…kn。③n个k中最小者所对应得假想面为最危险滑动面④若路基有纯净砂土类构筑则C=0故有：k=（Q·Sinβ·tgφ）/（Q·Cosβ）=tgβ/tgφ⑤若k1.25，须采取措施以保证路基稳定22西南交通大学B．粘性土——滑动面为圆柱面，滑动面与路基横断面的交线为圆弧•稳定系数k=抗滑动力矩/下滑力矩•抗滑动力矩=RT•以土块2为例：N5N2Q2T2L2Q5T5α212345O1)抗滑力矩FF=R·(N2·tgφ+CL2)23西南交通大学TTLNi`iiiRR)Ctg(RK式中：R——滑动圆弧半径∑T’i——圆心铅垂线左侧土条切向分力（起抗滑作用）Li——每条土块滑动面长度∑Ti——圆心铅垂线右侧土条切向分力2)下滑力矩＝22sinRQ则24西南交通大学C．陡坡路堤的稳定性验算1)陡坡路堤：①土质基底1:2.5；②石质基底1:2.02)验算方法：按已知滑动面进行稳定性计算分析。3)当滑动面为单一斜坡时，K的计算参照砂类土直线破裂法。当滑动面为折线斜面时，可将土体按折线分成条块，计算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力为零或小于零，则土体具有良好稳定性。否则应采取措施。25西南交通大学四强化路基1．强化路基的特点1)防水、强度高2)具有一定的刚度3)荷载向路基下部的应力分布均匀道床沥青混凝土铺面炉渣碎石层26西南交通大学2．强化路基的结构1)基体表面采用沥青混凝土铺面2)铺面下部采用碎石与炉渣级配层