路基土的特性及设计参数

1.1路基路面工程发展概况1.2路基路面工程的特点与性能要求1.3路基路面结构及层位功能1.4路基路面结构的影响因素1.5公路自然区划第一章路基路面工程概论第一章概论(Introduction)路基：在天然地表按照道路的设计线形和设计横截面要求，开挖或堆填而成的岩土结构物。路基是路面的基础，坚固、稳定路面：在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构。路面保护路基处于稳定状态1、路基路面的工程特点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；沿线经济程度和交通特点不一样。……1、路基路面的工程特点1.承载能力(BearingCapacity)包括强度和刚度两个方面。有足够的强度抵抗车轮荷载引起的各部位应力，不发生过量的应变或变形。2.稳定性(Stability)保持原有特性的能力。在地表上开挖或填筑路基，会改变原地面地层结构的受力状态，从而造成路基失稳；大气降水、大气周期性变化对稳定性的影响。3.耐久性(Durability)车辆往复荷载和大气水温周期的反复作用下性能的变化特征。道路工程有较长的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度(SurfaceSmoothness)道路表面纵向凸凹量的差值。是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。5.表面抗滑性能(SkidResistance)表面抗滑能力的大小，保证车轮与路面之间有足够的附着力和摩擦力，以增加行车安全。3、路基路面的性能要求节尾1、路基横断面4、路面结构分层及层位功能面层基层垫层（必要时）路基沥青混凝土路面沥青混凝土路面水泥混凝土路面（1）路面分层4、路面结构分层及层位功能面层基层垫层（必要时）路基沥青混凝土路面沥青混凝土路面水泥混凝土路面（1）路面分层2、路基路面工程的环境因素影响路基路面结构的温度和湿度状况变化路基路面材料体积随温度和湿度升降而引起膨胀和收缩，收到周围约束而引起附加应力，即温度应力和湿度应力，若不考虑在车轮荷载和自然因素共同作用下，出现提前破坏、缩短路面使用年限第五节公路自然区划道路工程特征相似的原则地表气候区划差异性原则自然气候因素既有综合又有主导作用的原则1、公路区划依据的意义2、公路区划依据的原则为区分各地自然区域的筑路特性，制定《公路自然区划分标准》5、我国的公路自然区划第二章路基土的特性及设计参数SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科主要内容第一节路基土的分类及工程特性第二节路基水温状况及干湿类型第三节路基的力学强度特性第四节路基的承载能力及材料参数SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基土的分类及工程特性核心内容路基土的分类路基土的工程性质路基填料的选择土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积风化岩石地球土地球形成过程形成条件物理、力学性质影响第一节路基土的分类及工程特性SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基土的分类不同粒组的划分界限及范围其中：以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界；以0.075mm作为细粒组与粗粒组的分界；2mm是粗粒组中的砾与砂粒的区分界限；0.002mm是粘粒与粉粒的区分界限。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科我国公路用土分类包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，计12种。1、路基土的分类SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科土的基本代号1、路基土的分类SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科土颗粒级配曲线的坡度与形状可用：不均匀系数Cu和曲率系数Cc1、路基土的分类SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）巨粒土试样中巨粒组粗颗粒(大于60mm的颗粒)质量多于总质量15%的土称为巨粒土。如果巨粒组土粒质量少于或等于总质量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。巨粒土1、路基土的分类SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基土的分类2）粗粒土试样中粗粒组含量大于50%的土称为粗粒土，粗粒土分砾类土和砂类土两种；砾粒组(2mm-60mm的颗粒)质量多于砂粒组质量的土称为砾类土。砾粒组(2mm-60mm的颗粒)质量少于或等于砂粒组质量的土称为砂类土。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科粗粒土1、路基土的分类粗粒土SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科3）细粒土细粒组(小于0.075mm的颗粒)质量不小于总质量50%的土总称为细粒土。细粒土应按其在塑性图（低液限wL50%；高液限wL≥50%）中的位置确定土名称。1、路基土的分类细粒土塑性图SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基土的分类3）细粒土细粒土粉土SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基土的分类特殊土塑性图特殊土包括黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和冻土。黄土、膨胀土和红黏土按特殊土塑性图定名。①黄土：低液限黏土（CLY），分布范围大部分在A线以上，且wL40%；②膨胀土：高液限黏土（CHE），分布范围大部分在A线以上，且wL50%；③红黏土：高液限粉土（MHR），分布范围大部分在A线以下，且wL55%。盐渍土分类表冻土分类表SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科认识清楚路基及路面底基层用土的工程性质，则可根据不同的土类采取不同的工程技术措施：级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料；巨粒土是良好的路基材料；砂性土是施工效果最优的路基建材；粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材；粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害；特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理。2、路基土的工程性质SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科路基填料路基填料是路堤施工中的填方筑路材料。填料选择要求路基填料应选择强度高、水稳性好、压缩性小，且运输便利、施工方便的天然土源。路基填料选择依据的指标是CBR值(填料最小强度)。公路工程中常见的填料类型①漂石、卵石（巨粒土）与粗砾石②土石混合料③砾类土、砂类土3、路基填料的选择SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节路基的水温状况与干湿类型核心内容路基湿度的来源大气湿度及其对路基水温状况的影响路基干湿类型路基土的基质吸力与饱和度SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基湿度的来源SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、路基湿度的状况路基水的来源原始土具有的自然含水量，路基水的主要来源有：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……SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、大气温度及其对路基水温状况的影响路基水温状况及其变化路基水温状况是湿度与温度变化对路基产生的共同影响;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与翻浆现象。冻胀丘Pingo热融thaw路基冻胀SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、大气温度及其对路基水温状况的影响温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割；温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。路面开裂SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基土的基质吸力与饱和度采用基质吸力指标的原因JTGD30-2004采用平均稠度指标作为路基湿度评价指标，虽然综合了土的塑性特性，包含了液限与塑限，也能反映土的软硬程度。对于塑性指数为零或接近于零的土组，土的平均稠度不能全面反映路基土的工作状态。JTGD30-2015用路基工作区和地下水位确定湿度。)()(PLLc0)(PLwwSchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基土的基质吸力与饱和度路基湿度设计状态路基湿度平衡湿度状况竣工2~3年路基实际的设计状态→平衡湿度状况，与回弹模量室内试验条件不完全一致,因此：路基湿度设计状态回弹模量室内试验条件湿度（标准状态）平衡湿度状态下的路基回弹模量=标准条件下的模量×湿度调整系数(TMI)SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基土的基质吸力与饱和度重力含水率(w)、体积含水率(θw)和饱和度(S)Gs和ρd一定时，三者均能有效表征路基湿度状况。湿度变化导致土体体积变化，w不变而S和θw发生变化，S和θw表征路基湿度实际情况，故均可采用，因S直观，采用饱和度S作为路基湿度的评价指标。11ddwsswSSGdswSGe11swswdsdwwSG三者关系式SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科4、路基土的基质吸力与饱和度土的基质吸力饱和土的孔隙中不但充填有水，而且还有空气，水—气分界面（收缩膜）具有表面张力，在非饱和土中，孔隙气压力与孔隙水压力不相等，并且孔隙气压力大于孔隙水压力，收缩膜承受着大于水压力的空气压力，这个压力差值称为基质吸力。基质吸力通常是描述非饱和土的力学性质的重要参数，水土特征曲线即基质吸力与土壤含水率的关系的曲线是描述基质吸力的重要指标。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基土的基质吸力与饱和度基于非饱和土力学中土－水特性曲线理论预估路基湿度土的基质吸力与饱和度之间关系如何确定基质吸力？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科01002003004005006007000.0