路基土的特性及设计参数
《路基路面工程》课程教学大纲
《路基路面工程》课程教学大纲课程名称：路基路面（Road Subgrade and Pavement Engineering）课程编码：60445022 学分：3 总学时：54说 明【课程简介】《路基路面工程》课程是面向土木专业交通土建方向学生的一门专业方向课。
课程主要讲授路基路面的基本概念、路基的防护与加固方法、路基设计、沥青路面设计、水泥混凝土路面设计等内容。
要求学生通过课程内容的学习，熟悉路基路面工程的基本设计原则和规定，掌握各种结构及构件的受力特点及其基本要求，培养良好的结构意识及对常用路基路面工程体系进行正确布置和设计的能力，为今后学习和工作实践奠定扎实的基础。
【课程性质】专业方向课。
【适用专业】土木专业。
【教学目标】课程的主要特点是理论与实践并重，工程性较强,既要认真学习基本理论知识，又要注重工程实践。
通过学习，学生应该了解路基路面材料以及结构的基本概念、路基路面工程相关的交通环境情况、相关材料的特性以及结构相关设计参数；掌握支挡结构的类型和使用条件、布置和构造以及挡土墙设计方法；能够运用理论知识进行路基路面结构的设计。
学生能够运用相关的基本概念、原理和方法等重点内容进行挡土墙设计、沥青路面和水泥混凝土路面结构组合设计与厚度设计，同时具有路基路面工程相关的设施工、养护和质量检测与评定的基本能力。
【先修课程要求】《材料力学》、《结构力学》、《土力学》等。
【能力培养要求】要求学生通过理论学习，掌握路基边坡稳定性分析方法，能够进行路基支挡结构设计、沥青路面设计以及水泥混凝土路面的设计和制图，并且对路基路面的施工和养护有进一步的了解。
【学习总量】理论学时为54学时，自主学时为350学时，总学时为404学时。
【教学方法与环境要求】以理论教学为主，辅助ppt课件教学。
【学时分配】学 时 安 排序号 内 容理论课时实验课时实践课时习题课时小计1 第一章 概论 4 42 第二章 路基土的特性及设计参数 4 43 第三章 路基设计 8 84 第四章 路基防护与支挡结构设计 6 65 第五章 路基施工 2 26 第六章 交通荷载级路面设计参数 2 27 第七章 路面基层 4 48 第八章 沥青路面设计 10 109 第九章 水泥混凝土路面设计 10 1010 第十章 路面施工 2 211 第十一章 路基路面养护与管理 2 2总 计 54 54 【教材与主要参考书】教 材：路基路面工程，黄晓明，人民交通出版社，2016年4月，第4版。
路基土的特性及设计参数
小组讨论讨论一：路基工作区计算时荷载应力有两种计算方法：1）用简化布辛尼斯克公式进行计算；2）用层状体系计算软件计算，请结合习题7和8讨论荷载大小、不同路面结构工作区深度的影响、应力计算方法对工作区深度的影响。
答：荷载大小对工作区深度的影响：由工作区深度计算公式可知：Za=√(3&KnP/γ)。
荷载大小与工作区深度成正比。
因此荷载越大，工作区深度越深。
不同路面结构对工作区深度的影响：路面结构的强度和模量远大于路基土，路面材料的容量也不同于路基土。
路面结构的存在，使轮载传递到路基顶面的附加应力显着减小。
因为路面结构和一定厚度的路基共同承担车辆荷载，路面结构与路基工作区组成了道路的工作区，也就是工作区深度=路面结构厚度+路基工作区深度。
因此路面结构的厚度越大，道路工作区的深度也就越小。
应力计算方法对工作区深度的影响：（1）路基工作区深度的计算，布辛尼斯克公式与层状体系理论程序计算结果相差较多，轴重100KN时，n=5相差为；n=10相差为；轴重120KN时，n=5相差为；n=10相差为。
（2）根据“公路低路堤设计指南”提出的情况，布辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度过小，而层状体系理论程序所得的比辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度为大。
（3）根据“公路低路堤设计指南”规定n=10，在采用层状体系理论公式后，采用n=5或n=10为宜，尚需再论证。
讨论二：请讨论路基顶面综合模量E和路基反应模量K的意义和在路面设计中的作用，如何结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K。
答：路基顶面综合模量E：即路基回弹模量。
用路基回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，因而可以应用弹性立论公式描述荷载与变形之间的关系。
以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在以弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。
路基反应模量K：使用温克勒（E. Winkler）低级模型描述土基工作状态时，用路基反应模量K表征路基的承载力。
土方路基的检测项目及要求
土方路基的检测项目及要求一、土方路基的检测项目1. 土方的密实度检测：土方路基的密实度是保证路基稳定性的重要因素。
常用的检测方法有承载力试验、标准贯入试验、动力触探试验等。
这些试验可以评估土方的密实度，并确定是否符合设计要求。
2. 土方的含水率检测：土方的含水率是决定土方稳定性和工程质量的关键指标。
常用的检测方法有重量法、滤纸法、干燥法等。
通过检测土方的含水率，可以判断土方是否过湿或过干，以及是否需要进行调整和处理。
3. 土方的颗粒分析检测：土方的颗粒分析是了解土壤颗粒组成和粒径分布的重要手段。
常用的检测方法有筛分法、沉降法、激光粒度分析法等。
通过分析土方的颗粒组成，可以评估土方的工程性质和工程用途。
4. 土方的压缩性检测：土方在受到荷载作用时会发生压缩变形，影响路基的稳定性和变形性能。
常用的检测方法有压缩试验、固结试验等。
通过检测土方的压缩性，可以了解土方的变形特性，为工程设计和施工提供依据。
5. 土方的抗剪强度检测：土方的抗剪强度是判断土方稳定性和抗震性能的重要参数。
常用的检测方法有直剪试验、剪切试验等。
通过检测土方的抗剪强度，可以评估土方的承载力和抗变形能力，为工程设计和施工提供依据。
二、土方路基检测的要求1. 检测项目的选择要合理：根据土方路基的具体情况和设计要求，选择合适的检测项目，确保能够全面评估土方的性质和工程性能。
2. 检测设备的准确性和精度要高：选择准确度高、精度可靠的检测设备，确保测试结果的准确性和可靠性。
3. 检测过程的规范性和标准化：按照相关规范和标准进行检测操作，确保测试过程的规范性和可比性。
4. 检测样品的代表性和充分性：采集的土方样品要具有代表性，能够真实反映整个土方路基的性质和工程性能。
5. 检测结果的分析和评价要科学准确：对检测结果进行科学的分析和评价，提供准确的数据和可靠的结论。
6. 检测报告的编制要规范和完整：根据检测结果编制规范和完整的检测报告，包括检测目的、方法、结果和结论等内容。
第二章 路基土的特性及设计参数
第二章路基土的特性及设计参数小组讨论讨论一：路基工作区计算时荷载应力有两种计算方法：1）用简化布辛尼斯克公式进行计算；2）用层状体系计算软件计算，请结合习题7和8讨论荷载大小、不同路面结构工作区深度的影响、应力计算方法对工作区深度的影响。
答：荷载大小对工作区深度的影响：由工作区深度计算公式可知：Za=√(3&KnP/γ)。
荷载大小与工作区深度成正比。
因此荷载越大，工作区深度越深。
不同路面结构对工作区深度的影响：路面结构的强度和模量远大于路基土，路面材料的容量也不同于路基土。
路面结构的存在，使轮载传递到路基顶面的附加应力显著减小。
因为路面结构和一定厚度的路基共同承担车辆荷载，路面结构与路基工作区组成了道路的工作区，也就是工作区深度=路面结构厚度+路基工作区深度。
因此路面结构的厚度越大，道路工作区的深度也就越小。
应力计算方法对工作区深度的影响：（1）路基工作区深度的计算，布辛尼斯克公式与层状体系理论程序计算结果相差较多，轴重100KN时，n=5相差为1743.25px；n=10相差为2618.5px；轴重120KN时，n=5相差为1932.99px；n=10相差为2947.25px。
（2）根据“公路低路堤设计指南”提出的情况，布辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度过小，而层状体系理论程序所得的比辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度为大。
（3）根据“公路低路堤设计指南”规定n=10，在采用层状体系理论公式后，采用n=5或n=10为宜，尚需再论证。
讨论二：请讨论路基顶面综合模量E和路基反应模量K的意义和在路面设计中的作用，如何结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K。
答：路基顶面综合模量E：即路基回弹模量。
用路基回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，因而可以应用弹性立论公式描述荷载与变形之间的关系。
以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在以弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。
路基路面工程知识点汇总
1路基土的分类？及土的工程性质土依据上的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，特殊土主要包括黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土。
巨粒土(包括漂石和卵石)有很高的强度和稳定性,是良好的填筑路基的材料。
砂性土，集配适宜强度和稳定性都满足要求，是理想的路基填筑材料。
粉性土，容易造成冻胀翻浆等路基病害，如果用它填筑路基则必须采用改良措施，加强排水，采取隔离水等措施。
粘性土，干燥时坚硬，施工时不易破碎，浸湿后长期保持水分，不易挥发，因而承载能力小，因此粘性土在适当含水量的情况下，充分压实和设置良好的排水设施修筑而成的路基也能获得稳定。
重粘土，工程性质和粘性土相似，重粘土不透水，粘聚力特强，塑性很大，干燥时很坚硬，施工时难以挖掘与破碎，因此不能做路基的填筑材料。
总之，土作为路基的建筑材料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属于不良材料，重粘土为不良的路基土，还有一些特殊土，根据其特殊的性质在筑路时采取相应的措施。
2我国公路区划的划分原则。
1．道路工程特征相似的原则2．地表气候区划羌异性的原则3．自然气候因素既有综合义有主导作用的原则3什么是潮湿系数？年降雨量R与年蒸发量Z之比，K=R/Z4什么是冻胀与翻浆？积聚的水冻结后体积增大，使路基降赵而造成面层开裂，即冻胀现象。
交通繁重的地区，经重车反复作用，路基路面结构会产生较大的变形，严重时，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙冒出，形成了翻浆。
5路基的干湿类型分那几种？如何划分？路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。
四种干湿类型以分界稠度Wc1、wc2和wc3来划分，干燥wc>wc1 中湿:wc1>=wc>wc2 潮湿:wc2>=wc>wc3 过湿:wc<=wc36什么叫路基工作区？在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力6Z与路基十自重引起的垂直应力‘M相比所占比例很小，仪为1／10—1／5时，该深度2a范围内的路基称为路基工作区。
路基路面资料第一章
基土主要承受车辆荷载的作用。 • 正确的设计应使路基所受的力在弹性限度范围内，
而当车辆驶过后，路基能恢复原状，以保证路基 相对稳定，不致使路面被破坏。
路基工作区 • 由式（1-4）和式（1-6）可见，车轮荷载产生的
• 其挠度l值与接触压力p值可分别按式（1-13）或式（114）计算。
• 测得刚性承载板挠度之后，即可按式（1-14）反算，得 到回弹模量ER值。
l 2pa(1u2)
E4
（1-13）
1 pa p(r)
2 a2 r2
（1-14）
• 在实际测定中，由于刚性承载板挠度易于量测，压力容易 控制，用得较多。
各个自然区划内路基路面设计的注意事项
• 北部多年冻土区：冻土、冻土退化（全球气温升高） • 东部温润季冻区：冻胀翻浆 • 黄土高原干湿过渡区：黄土 • 东南湿热区：排水、湿软地基 • 西南潮暖区：不良地质（喀斯特、滑坡） • 西北干旱区：缺水、雪害 • 青藏高寒区：高寒、冻土
1.3 路基的水温状况及干湿类型
• 砂性土既含有一定数量的粗颗粒，使路基具有足够的强度 和稳定性，又含有一定数量的细颗粒，使其具有一定的黏 性，不至于过分松散。一般遇水干得快，不膨胀，干时具 有足够的黏结性，雨天不泥泞，晴天不扬尘，容易被压实， 便于施工。因此，砂性土是理想的路基填筑材料。
3．细粒土
• 粉质土含有较多的粉土颗粒，干时虽有黏性，但易于破碎， 浸水时容易成为流动状态。粉质土毛细作用强烈，毛细上 升高度大（可达1.5m）。在季节性冰冻地区容易造成冻胀、 翻浆等病害。粉质土属于不良的公路用土，如果必须用粉 质土填筑路基，则应采取技术措施改良土质并加强排水， 采取隔离水等措施。
路基土的特性及设计参数课件
抗滑参数
定义
抗滑参数是指土体抵抗滑动破坏 的能力，通常用地基抗滑安全系 数来表示。它是评估土体抗滑稳 定性的关键指标。
影响因素
抗滑参数受土体的内摩擦角、粘 聚力、地下水位、坡度等因素的 影响。
工程应用
在路基设计中，抗滑参数是确定 路基边坡坡度和采取相应防护措 施的重要依据。通过选择合适的 土体和改进土体的抗滑性能，可 以提高路基的抗滑稳定性，防止 路基滑坡和崩塌等灾害的发生。
工程实例分析
04
工程背景介绍
项目概述
对本课程所涉及的工程实例进行 简要概述，包括工程的目的、规 模和地理位置等。
工程环境
介绍工程所在地的地形地貌、气 候条件、水文地质等自然环境因 素，以及工程所面临的挑战和限 制。
土质特性分析
土壤类型
详细阐述工程实例中所遇到的土壤类型，包括粘土、砂土、淤泥等 ，并分析其物理和化学性质。
渗透性
渗透性是指水在土中的渗透能力， 对路基的排水设计和稳定性分析具 有重要意义。
化学性质
PH值
土的PH值可以反映其酸碱性质，对路基土中水泥稳定土的强度和 稳定性有影响。
盐分含量
路基土中的盐分含量会引起土的膨胀和侵蚀等问题，需要在实际工 程中进行严格控制。
化学成分
路基土的化学成分决定了其与水、水泥等材料的化学反应能力，对 路基的稳定性和耐久性具有重要影响。
碎石土
01
碎石土的定义
碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量大于30%的土，具有较好的排水
性和抗剪强度。
02
碎石土的工程性质
碎石土的强度和稳定性较高，变形能力较小，但渗透性质较好，有利于
排水。
03
碎石土的适用范围
第2章 路基土的特性及设计参数
2.1 路基土的分类及工程特性
2.1.1 路基土的分类 (1) 巨粒土
巨粒组（粒径大于60mm ）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。
2.1 路基土的分类及工程特性
10 0
累积曲线
d60
d30
d10
粒径(mm)
2.1 路基土的分类及工程特性
2.1.1 路基土的分类
土的塑性指标
液限
土从流动状态转变为可塑状态的界限 含水率，用WL表示。
塑限
土由可塑状态转变为半固体状态的界 限含水率，WP表示。
塑性 指数
液限与塑限的差值，IP=WL -WP
液性指数：
IL
W WP WL WP
2.3 路基水温状况及干湿类型
2.3.3 路基土的基质吸力与饱和度
《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）: 路基存在四种干湿状态：干燥、中湿、潮湿、过湿。
路基干湿类型的划分指标：
平均稠度：
c
L L P
缺点： 对于塑性指数为零或接近于零的土组，土的平均稠
度不能全面反应路基的工作状态。
图1土基中沿深度的应力分布
令 则 土基自重引起的压应力： 土基中任一点受到的竖向压应力：
2.2 路基的力学强度特性
2.2.2 路基工作区 在路基某一深度Za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，仅为 1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。
该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚 度的增加而减小。
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第二章路基土的特性及设计参数
小组讨论
讨论一：路基工作区计算时荷载应力有两种计算方法：1）用简化布辛尼斯克公式进行计算；2）用层状体系计算软件计算，请结合习题7和8讨论荷载大小、不同路面结构工作区深度的影响、应力计算方法对工作区深度的影响。
答：荷载大小对工作区深度的影响：由工作区深度计算公式可知：Za=√(3&KnP/γ)。
荷载大小与工作区深度成正比。
因此荷载越大，工作区深度越深。
不同路面结构对工作区深度的影响：路面结构的强度和模量远大于路基土，路面材料的容量也不同于路基土。
路面结构的存在，使轮载传递到路基顶面的附加应力显著减小。
因为路面结构和一定厚度的路基共同承担车辆荷载，路面结构与路基工作区组成了道路的工作区，也就是工作区深度=路面结构厚度+路基工作区深度。
因此路面结构的厚度越大，道路工作区的深度也就越小。
应力计算方法对工作区深度的影响：（1）路基工作区深度的计算，布辛尼斯克公式与层状体系理论程序计算结果相差较多，轴重100KN时，n=5相差为；n=10相差为；轴重120KN时，n=5相差为；n=10相差为。
（2）根据“公路低路堤设计指南”提出的情况，布辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度过小，而层状体系理论程序所得的比辛尼斯克修正公式所得的
路基工作区深度为大。
（3）根据“公路低路堤设计指南”规定n=10，在采用层状体系理论公式后，采用n=5或n=10为宜，尚需再论证。
讨论二：请讨论路基顶面综合模量E和路基反应模量K的意义和在路面设计中的作用，如何结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K。
答：路基顶面综合模量E：即路基回弹模量。
用路基回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，因而可以应用弹性立论公式描述荷载与变形之间的关系。
以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在以弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。
路基反应模量K：使用温克勒（E. Winkler）低级模型描述土基工作状态时，用路基反应模量K表征路基的承载力。
温克勒地基又称为稠密液体地基。
路基反应模量K相当于该液体的相对密度，路面板受到的路基反力相当于液体产生的浮力。
结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K：
1、快速路和主干路路基顶面设计回弹模量值不应小于30MPa；次干路和支路不应小于20MPa；当不满足上述要求时，应采取措施提高回弹模量。
2、路基设计中，应充分考虑道路运行中的各种不利因素，采取措施减小路基回弹模量的变异性，保证其持久性。
3、道路路基应处于干燥或中湿状态；对潮湿或过湿路基，必须采取措施
改善其湿度状况或适当提高路基回弹模量。