路基路面复习总结

第1章概述1.1.路基路面工程发展概况：（了解）1.2.路基路面工程的特点与性能要求（基本概念、性能要求）1.2.1.基本概念路基：是在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路基是路面结构的基础，坚固稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供重要保证。路基工程土方量大。路面：是路基顶面的行车部分，用各种混合料铺筑而成的层状结构物。路面结构层对路基起保护作用，使之避免了直接受车辆和大气的破坏作用，长久处于稳定状态。路面工程造价大，30%-50%。）1.2.2.性能要求承载能力要求：1）足够的强度抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应力，如压应力、拉应力、剪应力等。强度2）抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应变，如压应变、拉应变、剪应变等。刚度稳定性要求：在降水、气温环境变化等条件下仍能保持原有的特性能力，包括路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和路基稳定性。耐久性要求：在车辆荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。表面平整度要求：路面表面纵向凹凸量的偏差值，是影响行车安全、行车舒适以及运输效应的重要使用性能。路面抗滑性要求：摩擦系数、纹理。低速时，取决于集料表面的微观纹理；高速时，取决于路面表面的宏观纹理。坚硬、耐磨、表面粗糙的粒料，刷毛或刻槽，清除积雪、浮冰或污泥。1.3.路基路面结构及层位功能（横断面、横坡度、层位功能、等级划分、路面分类）1.3.1.路基横断面：路基设计时，指道路整个横断面，包含路堤或路堑；路面设计时，指路面的承载平台，即路面以下的部分。路基横断面包含路基和路面结构两部分，路基宽度沿横断面方向由行车道、中间带、硬路肩和土路肩所组成。路面以下部分的路基根据材料和使用要求分为上路床0~30cm、下路床30~80cm、上路堤80~150cm和下路堤150cm以下。1.3.2.路面横断面槽式横断面：在路基上按路面行车道及硬路肩设计宽度开挖路槽，保留土路肩，形成浅槽，在槽内铺筑路面。也可采用培槽方法，在路基两侧培槽，或半填半挖的方法培槽。全铺式横断面：在路基全部宽度内都铺筑路面。在高等级公路建设中，有时为了将路面结构内部的水分迅速排出，在全宽范围内铺筑基层材料，保证水分由横向排入边沟。有时考虑到道路交通的迅速增长，将硬路肩及土路肩的位置全部按行车道标准铺筑面层。1.3.3.路拱横坡度：路拱的作用：横向排水。路拱横坡的取值：有利于横向排水，有利于行车平稳；1-4％；路肩横披度较路面横坡大1％。取值原则：行车稳定、利于排水。1.3.4.路面结构分层及层位功能：面层【区别于路面】基本特点：直接同行车和大气接触。功能要求：结构性及功能性。材料类型：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎（砾）石混合料、块料及其他混合料等。结构组成：两层或三层。基层：基本特点：承重层，行车荷载扩散。功能要求：结构性。材料类型：各种结合料稳定土或稳定碎石、天然砂砾、工业废渣和土、砂、石混合料等。结构组成：两层或三层。垫层：基本特点：承上启下（土基与基层）功能要求：改善土基的温度和湿度状况，进一步扩散应力，阻止路基土挤入基层。材料类型：强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好，如松散材料或稳定土。结构组成：一般为一层。1.3.5.等级划分：根据面层的使用品质、材料组成类型以及结构强度和稳定性，可以分为四个等级。路面等级面层类型所适用的公路等级高级水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石高速、一级、二级次高级沥青贯入式、路拌沥青碎石、沥青表面处治、半整齐石块二级、三级中级泥结或级配碎砾石、水结碎石、不整齐石块、其它粒料三级、四级低级各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾土等四级1.3.6.路面分类：力学特性面层材料国外分类柔性路面柔性路面有铺装路面刚性路面刚性路面简易铺装路面半刚性路面/复合式半刚性路面/复合式未铺装路面1)柔性路面定义：刚度小、抗拉强度较低，主要靠抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面。特点：抗弯拉强度较低，主要靠抗压强度和抗剪强度承受车辆荷载的作用。包括：各种用沥青处理和未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路面结构。2)刚性路面定义：主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。特点：面层板体刚度较大，抗弯拉强度较高。包括：一般指水泥混凝土路面。3)半刚性路面定义：包括半刚性基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性路面。特点：刚性处于柔件路面与刚性路面之间。包括：基层用用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎(砾)石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑。1.4.路面结构稳定性因素（地理、地质、气候、水文及水文地质、土的类别）地理条件：地形地貌、海拔高度、路线与地势地形的结合程度。地质条件：岩石与土的种类与成因、地质走向与层理、有无软弱层或软弱夹层、有无地震、泥石流或岩溶等不良地质情况。气候条件：气温（季节性与地形性）、降水、日照、风向风力。水文和水文地质条件土的类别1.5.公路自然区划一级自然区划：Ⅰ区——北部多年冻土区Ⅱ区——东部温润季冻区Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区Ⅳ区——东南湿热区Ⅴ区——西南潮暖区Ⅵ区——西北干旱区Ⅶ区——青藏高寒区第2章路基土的特性及设计参数1.6.路基土分类及工程特性（具体分类、工程特性、优劣等级、路基填料选择）1.6.1.我国公路路基土的分类分类：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为12类。1.6.2.路基土的工程性质：巨粒土：强度和稳定性好，填筑路基的良好材料；也可用于砌筑边坡。级配良好的砾石混合料：填筑路基；用于中级路面，适当处理后铺筑高等级路面的基层、底基层。砂土：无塑性，透水性强，内摩擦系数大，强度和水稳性好；但黏结性小，易松散，压实困难。可用振动法压实，并掺加少量黏土。砂性土：含有粗颗粒和细颗粒，级配适宜，理想的路基填筑材料。粉性土：干时易结块，湿时易流动；毛细作用强烈，容易造成冻胀、翻浆等病害，属不良公路用土，用时须经处理（加强排水、隔离水）。黏性土：透水性小、吸水能力强，具有较大的可塑性；持水能力强，承载力小；需压实和排水使用。重黏土：不透水、粘聚力大，塑性大，干燥坚硬，难以施工。1.6.3.路基土的优劣排序：砂性土最优，黏性土次之，粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害重黏土，是不良的路基土。特殊土，用以填筑路基时必须采取相应技术措施。1.6.4.路基填料的选择：路基填料指的是路堤施工中填方筑路材料。可以是检测合格的路线纵向土石方调配土、半填半挖横断面的挖方土、取土坑内的土。改性：掺配粗颗粒，石灰，专用改性剂。选择原则：强度高、水稳定性好、压缩性小，易于运输、施工方便。）填料类型性能评定施工性评定漂石、卵石与粗砾石优中土石混合料优良砾类土、砂类土优优粉质土差良黏质土良良特殊土限制使用生活垃圾及工业废渣特殊问题特殊对待1.7.水温状况与干湿类型（湿度来源、冻涨、翻浆机理、土的稠度、干湿类型、判定方法）1.7.1.湿度来源：大气降水、地面水、地下水、毛细水、水蒸气凝结水、薄膜移动水1.7.2.冻胀、翻浆机理：冻胀：积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂。翻浆：春暖化冻时，路面和路基结构由上而下逐渐解冻。而积聚在路基上层的水分先融解，水分难以迅速排除，造成路基上层的湿度增加，路基结构的承载能力大大降低。在交通繁重的地区，经重车反复作用，路基路面结构产生较大变形，严重时，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成翻浆。1.7.3.土的稠度：稠度ωc：为土的含水率ω与土的液限ωL之差与土的塑限ωp与液限ωL之差的比值。，即，为半固体与硬塑状的分界值；，即，为流塑与流动状的分界值；，即，土处于可塑状态。1.7.4.路基干湿类型:路基按其干湿状态不同分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。一般要求路基处于干燥或中湿状态。1.7.5.判断方法1.8.路基的力学强度特性（应力分布、路基工作区、应力应变特性（初始切线E、切线E、割线E、回弹E）、重复荷载）1.8.1.应力分布1、路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力σz的近似计算：P：一侧轮轴荷载（kN）；K:系数，一般取0.5；Z：荷载中心下应力作用点的深度（m）2、路基土本身自重在路基内深度为Z处所引起的垂直应力σB：γ：土的容重（kN/m3）；Z:应力作用点深度（m）。任一点垂直应力：1.8.2.路基工作区概念：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重引起的垂直应力σB相比所占比例很小，仅为1/10～1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。路基工作区深度的确定：Za：路基工作区深度（m）；P：一侧轮轴荷载（kN）；K：系数，一般取0.5；γ：土的容重（kN/m3）；n：系数，n=5和10。路面刚度和重度较路基土大，路基工作区深度随路面刚度和厚度的增加而减小，需将路面折算为与路基同一性质的整体，得到沥青路面当量厚度he：hi：沥青路面结构的厚度（cm）；Ei:沥青路面结构模量（MPa）。E0:路基顶面的综合模量（MPa）。工作区深度大于路堤填土高度时：天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。1.8.3.应力应变特性(初始切线E、切线E、割线E、回弹E）路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力大小有关系，而且与荷载持续时间有关系。1.8.4.重复荷载重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积，最后导致两种情况：一是土体逐渐被压密，每次的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；二是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。1.9.路基的承载能力（回弹模量、反应模量、加州承载比CBR、路基材料参数选择及测定）1.9.1.回弹模量物理意义：反映土基在瞬间荷载作用下的可恢复变形性质。应用范围：在弹性理论为基本体系的各种设计方法。实验方法：柔性承载板与刚性承载板1.9.2.地基反应模量模型：温克勒地基模型。模型假定：土基顶面任意一点的弯沉l，仅同作用于该点的垂直压力p成正比，而同其它相邻点处的压力无关。地基反应模量K：实验方法：承载板试验，承载板的直径为76cm，采取一次加载到位的方法。承载板标准直径：76cm承载板直径的影响：直径越小，K值越大。若直径为30cm：地基回弹反应模量：1.9.3.加州承载比CBR定义：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。试验方法：用一个端部面积为19.35cm的标准压头，以0.127cm/min的速度压入土中，记录每贯入0.254cm时的单位压力，直至压入深度达到1.27cm时为止。计算公式：p—对应于某一贯入度的土基单位压力，kPa；ps—相应贯入度的标准压力，kPa。1.9.4.路基材料参数选择及测定第3章路基设计1.10.路基概念及构造（基本概念、路基类型与构造、附属设施）1.10.1.基本概念：公路路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受有路面传来的行车荷载并将其扩散至地基，是公路的承重主体。高于原地面高程的填方路基称为路堤embankment，低于原地面的挖方路基称为路堑cutting。路基承受行车荷载作用，主要是在应力作用区，其深度一般在路基顶面以下0.8m范围内，即路面结构的路床部分。0～30cm称为上路床，30～80cm称为下路床。一般路基:通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度与挖方深度不大的路基。特殊路基：位于特殊土（岩）地段、不良地址地段或受水、气候等自然因素影响强烈的路基。1.10.2.路基类型与构造路堤：指全部用岩土填筑而成的路基。路堑：指全部在原地面开挖而成的路基。半填半挖（填挖结合）路基：当天然地面横坡度较大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑而成的路基。较多适用于山区、丘陵区。1.10.3.附属设施：‘取土坑：弃土堆：原则：①就近填补地面坑洞、填洼地②尽量占荒地。要求：堆砌平整，适当横坡，设置平台、三角块及排水沟。护坡道：目的：加宽边坡横