路基土的变形特性
合集下载
04路基力学特性分析
建大学 ①初始切线模量（Eit）：应力值为零时的应力-应变曲 天津城 线的斜率，代表加荷开始时的应力-应变情况；
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 ①初始切线模量（Eit）：应力值为零时的应力-应变曲 城 线的斜率，代表加荷开始时的应力-应变情况； 津 ②切线模量（Et）：某一应力级位处应力-应变曲线的 天 斜率，反映该级应力处应力-应变变化的精确关系；
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 尽管如此，评定土基应力应变状态及设计路面时仍采 城 用模量值E表示，采用局部线性化，近似地将某一微小 津 线段内的曲线视为直线，其斜率作为模量值。 天 按照应力-应变曲线上应力取值方法的不同，模量有
以下几种：
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
城建 路基工作区范围内，土强度和稳定性极为重要，
对其土质和压实度提出较高要求， z 上大下小，工作
津 区上部要求更高。当 Za H（填土高度）时，工作区 天 范围涉及天然地基，须对地基相关土层进行处理，充
分压实。
三、路基土的应力应变特性
1.路基土的变形
行车荷载反复作用下的累积变形 自重荷载作用下短期内压密沉降
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 路基土的力学性质不同于理想线性弹性体，根据实 城 际中大量的试验（压入承载板试验，三轴压缩试验）， 津 结果表明土基的回弹模量E并不是常数，不同级别的荷 天 载作用下，荷载与形变之比值不同，即应力应变呈非线
性关系。 而且应力消失后，土基存在残留变形，不能 恢复到原状态。
通常以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。
第二节 土基承载力指标 1.柔性承载板法
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 ①初始切线模量（Eit）：应力值为零时的应力-应变曲 城 线的斜率，代表加荷开始时的应力-应变情况； 津 ②切线模量（Et）：某一应力级位处应力-应变曲线的 天 斜率，反映该级应力处应力-应变变化的精确关系；
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 尽管如此，评定土基应力应变状态及设计路面时仍采 城 用模量值E表示，采用局部线性化，近似地将某一微小 津 线段内的曲线视为直线，其斜率作为模量值。 天 按照应力-应变曲线上应力取值方法的不同，模量有
以下几种：
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
城建 路基工作区范围内，土强度和稳定性极为重要，
对其土质和压实度提出较高要求， z 上大下小，工作
津 区上部要求更高。当 Za H（填土高度）时，工作区 天 范围涉及天然地基，须对地基相关土层进行处理，充
分压实。
三、路基土的应力应变特性
1.路基土的变形
行车荷载反复作用下的累积变形 自重荷载作用下短期内压密沉降
三、路基土的应力应变特性 2. 路基土的应力应变关系
建大学 路基土的力学性质不同于理想线性弹性体，根据实 城 际中大量的试验（压入承载板试验，三轴压缩试验）， 津 结果表明土基的回弹模量E并不是常数，不同级别的荷 天 载作用下，荷载与形变之比值不同，即应力应变呈非线
性关系。 而且应力消失后，土基存在残留变形，不能 恢复到原状态。
通常以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。
第二节 土基承载力指标 1.柔性承载板法
路基土的变形原理及路基沉降
287浅析路基土的变形原理及路基沉降李俊岩 济南市城市道路桥梁管理处宋金平 山东省水利勘测设计院王 丽 济南黄河路桥工程公司摘 要：伴随我国经济的高速发展，道路建设成果日益显著，而随着交通运输量的增加和超载、自然等因素，致使道路使用中表现出各种问题，比如路基的不均匀沉降导致的路面病害等，本文通过分析土的变形原理及路基不均匀沉降的特征，对路基不均匀沉降的类型和主要影响因素进行了分析，以供参考。
关键词：路基土；变形原理；路基沉降影响路基沉降的因素较多，比如荷载的大小、路基土的性质、土层分布，以及土的应力历史等等，总之，路基不均匀沉降是由于诸多因素造成的。
通常，路基的不均匀沉降表现以下几种形式，比如路基填土压实度不足、地基存在软土层、地基存在岩溶、路堤填料不均、地下水影响、及复合型几大类型。
因此，了解路基土的性质和导致路基变形的原理，即会清晰地认识路基沉降，进而作出相应的应对策略和预防措施。
1 路基沉降表现众所周知，填土内部发生裂缝是无法避免的，但是通常这种裂缝的程度较小，而当这种裂缝扩大直至导致过大的裂缝出现，则会对路基或路面造成损害，甚至影响公路的根本使用能力。
填土裂缝根据其裂缝部分可分为表面裂缝和内部裂缝，根据走向分为横向裂缝、纵向裂缝，及鬼裂缝，从裂缝成因上看，其又可分成变形裂缝、水力劈裂裂缝、渗流裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝和振动裂缝等等。
在这些多种多样的裂缝形式上，对路基影响最大且出现次数最多的是变形裂缝。
而导致变形裂缝产生的主要原因即是由于路堤的不均匀沉降、或是路基边坡临界状态失衡、抑或是沿路堤的不均匀沉降导致的。
路基沉降的表现多种多样，这就导致路面病害的形式也十分复杂，比如较为常见沥青路面出现的裂缝、变形、松散等情况，一般混凝土路面的病害主要表现类型有两大类，一类是因为路基的结构被破坏或损害，比如常见的变形、开裂或接缝损害等情况，另一类是指表面损坏导致其使用功能受到影响的功能性病害。
路基土的特性及设计参数
✓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。
School of Transportation Southeast University，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
粗粒土
粗粒土
School of Transportation Southeast University，China
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 (Surface Smoothness) 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 (Skid Resistance) 表面抗滑能力的大小，
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。
三者 关系式
S
w
ws
s d
1
w d
w 1
Gs
w1ds S1GsdwS
1、路基土的分类
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Cc
School of Transportation Southeast University，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
1）巨粒土
➢试样中巨粒组粗颗粒(大于60mm的颗粒)质量多于总
土称为砂类土。
School of Transportation Southeast University，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
粗粒土
粗粒土
School of Transportation Southeast University，China
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 (Surface Smoothness) 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 (Skid Resistance) 表面抗滑能力的大小，
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。
三者 关系式
S
w
ws
s d
1
w d
w 1
Gs
w1ds S1GsdwS
1、路基土的分类
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Cc
School of Transportation Southeast University，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
1）巨粒土
➢试样中巨粒组粗颗粒(大于60mm的颗粒)质量多于总
路基工作区路基变形特性
在荷载重复作用下不发生破坏变形的安全相对荷载值称为临界值或安全相对荷载。
两条试验曲线
σ σ σ
1 1 -
σ
3
3
σ
3
σ
σ 3 =常量
1
εαΒιβλιοθήκη 0σ 1-σ 3（P）
ε
①初始模量
α
E tg
d d d 0 d
②切线模量
ε
4
3
E0 tg
0
③割线模量：
1 B E割＝tg 3 n
轴向总应变
轴向总应变 轴向回弹应变 ﹤0.1MPa急剧下降 回弹应变主要与应力水平有关， 随重复作用次数增大略有变化
回弹模量在路基土通常的工作范 围内随重复应力的增大急剧下降
含水量=15.3%，干密度=1900Kg/m3, 3 =0.025MPa， c =0.44MPa
轴向回弹模量
应力重复作用对应变特性的影响
2
P）
标准轴重算得：Za=150cm～190cm 我国将 Za＝0~150cm深度范围定义为上路堤。
关于路基工作区
路基工作区深度有两种情况： Za 大于路基填土高度，影响到地基一定深度 Za 小于路基填土高度。
决定Za的两种因素：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。 路床、路堤的划分主要考虑Za的影响 计算路基工作区存在的问题： 1、工作区与荷载影响区界定不明确； 2、实际轮载（超限轮载）作用范围；
2 土基的荷载—变形特性
2.1土基的非线性变形特性 土基的受力特性即应力与变形的关系。 土是具有三相体系组成的材料，它的三相体 系特性使它与其它工程材料如钢材、水泥混 凝土等有较大差别。它是具有流变性质的材 料，力学性质最突出的是土在受力时的非线 性变形特性，在重复荷载作用下，残余变形 具有累加性。
公路路基变形原因及措施
市Ｉ Ｉ Ｊ Ｉ 政 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 路 桥
科
公路路基变形原 因及措施
孙 旭 臣
（ 富裕县 国 省干线养路段， 黑龙江 富裕 １１０ ） ６２０
摘 要： 路基是路 面结构的 支撑构筑物 ， 用在道路上的车轮荷载通过路 面结构传递给路基 ， 作 所以路基上的荷载变形特征 对路基路 面结构的整 体强度和刚度 有很 大的影响 。主要论述 了路基 变形的原 因及措施 。
一
一
１ ３— ９
关 键 词 ： 路 路 基 ； 原 因； 施 公 变形 措
１ 路基变形的特征 位移 ， 危及路基的整体 ｌ 生 和稳定性， 造成路基的各 的地方， 支沟应根据坡面汇水情况合理布置， 可与 １ 路基受力与工作区 ． １ 种破坏。因此 ， 在路基的没计、 施工和养护过程中， 滑坡移动方向成 ３ 度 一 ５ Ｏ ４ 度交角 ， 并可伸展到滑 作用于路基的荷载， 在路基 自 重和汽车的轮 应使路基不产生危害路基 及 其各部分完整和稳定 坡范围以外， 以起挡 下水的作用。 抛 重， 在这两种荷载的共同作用下 ， 路基在相当深度 性的变形。 呦 坡渗沟 ， 当滑坡前缘的路基边坡有地下水 范围内均处于应力状态。 正确的路基设计与施工应 ２１ 路基沉陷 均匀分布或坡面大片 潮湿时 ， 可修建边 坡渗沟 ， 以 使路基在荷载作用下， 尽可能只产生弹性变形， 以 直方向产生较大 疏干和支撑边坡 ， 同时， 也能起到截阻坡 面径流和 使其在车轮驶过后 ， 能很快恢复原状， 以保证路基 的沉落， 路基沉陷有两种情况 ， 其一是路基本身的 减轻坡面冲刷的作用。 相对 稳妥， 路面不致破坏。由于路基与路面不是均 压缩沉降， 又称沉缩 ； 其二则是由于路基下部天然 粼 渗沟， 当有丰富的深层地下水进入滑体 质体 ， 路面的刚度及单位重量均较路基土大 ， 路基 地面承载能力不足 ， 在路基自 重的作用下引起沉陷 时， 可在垂直于地下水流的方向 匕 设置截水渗沟， 工作区的实际深度将随路面强度的增加而减小。 或向 蛴 出而造成的。 ； 路 沉缩主要是由于路堤 以 拦誊越ｒ 水， Ｆ 并排出渭 体外。 填料选择不当、 填筑方法不合理、 压实不足或路堤 ３３减重。减重就是在滑体后缘挖除一定数 ． １ １ 路基土的 ２ 受力特征 路基土的 受力特征是由 构成路基用土的物理 内 部含有过度保水区等因素引起的。 在荷载和自 然 性质决定的。 路基土的内部结构十分复杂 ， 是一种 因素的共同 作用下 ， 路堤产生沉缩破坏。 滑坡 ， —般滑动面不深 ， 滑床上陡下缓 ， 滑坡后壁或 ２ 边坡 滑塌 － ２ 两懊 岩层外露或 ±体稳定不可能在发展的滑坡。 洧 ｌ 固体颗粒、 水和气体组成的三相体系。由于其内部 结构上的特殊性， 使得它在工 程力学性质上与其他 路基边滑塌是最常见的路基病害。根据边坡 减重主要是减小滑体的下滑力， 不能改变其下滑趋 工程材料有较大的差别 ， 最突出的就是土在受 土质类别、 其中 破坏原因及规模的不同， 可分为溜方与 势， 所以减重常 力时的非线性变形特征。士是具有流动性质的材 划破两种情况。 溜方是由于少量被水饱和的土体沿 ３ 黜嶷 ． ２ 的防洽 料， 在 用下自变形， ｇ 不仅与荷载的大小有关 ， 土质边坡向 下移动所 形成， 常指边坡表面薄层土体 防治翻浆的基本途径是 ： 防止地面水、 地下水 而且还与荷载作用的持续时间有关。 由于士 颗粒之 下滑 ， 其主要原因是流水冲刷边坡或施工不当。滑 或其他水分在冻结前或冻结过程中进 入 路基 Ｅ 部； 间力的传递以及土颗粒之间的相对位移都需要一 坡是指一部分土体在自重作用下沿某一滑动向下 在化冻期， 可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄 定的时间， 故在施加荷载的初始阶段 ， 变形量随荷 滑动， 主要是由土体稳定性不足引起。路堤边坡坡 积在透水 路面 结构层中； 改善土基及路面结 载持续作用时间的延长而增加 ， 而后逐渐趋于稳 度过陡 渤疆 被水淘空或填土层次安排不当是 构； 却 采用综合措施防治。 定。 汽车在道路 Ｅ 行驶时， 车轮对土基作用时间短， 路堤边坡滑坡的主要原因： 而边坡高度与天然岩层 ３ ．做好路基排水， ． ２ １ 提高路基 在这一瞬间， 动载作用产生的塑性变形比静载长期 的性质不适应或存在粘土层与蓄水砂石层交替分 良好 的路基排水可以防止地面水或地下水侵 作用下产生的塑性变形要小得多。 土基承受着车轮 层及 有倾向于路堑方向的斜坡层理等现象， 则是引 ＾ 路基 ， 使路基土体保持干燥， 从而减轻冻结时水 荷载的多次重复作用。每一次荷载作用以后， 回弹 起路堑边坡滑坡的主要原因。 分聚流的来源， 这是预防和处理地面水类和地下水 变形很快消失 ， 而塑性变形则不能消失 ， 由此产生 ２ ３边坡崩塌和碎落 类番浆的首要措施。提高路基是—种效果显著、 简 比较经济的常用措施。增大路基边缘至地 塑性变形积累， 即随着荷载作用次数的增加， 总变 崩塌和碎落均属 于路堑和半路 堑的破坏现 便易行、 形量将逐渐增加。 土基在重复荷载作用下产生的累 象。 碎落是软弱石质经风化而成的碎块沿坡而大量 下水或地面水位间距离， 使路基上部土层保持干 积变形最终可能导致两种截然不同的结果。 其—是 向 下滚落。 堆积的碎块可能堵塞边沟和侵占部分路 燥 ， 在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。提高路 土体被逐渐压密， 土颗粒之间进—步互相靠拢， 每 基。 崩塌是指大块岩石脱离边坡坡面并沿边坡向下 基的措施适用于取土方便的路段， 并宜采用透水性 次自载所产生的塑性变形量愈来愈小，直至稳 滚落 ， Ｉ １ 其主要原因是路堑开挖后 ， 个别地段原有的 良 好的土填筑路基。路线通过农田地区， 为了少占 定； 其二是土体在荷载的重复作用下引起的剪切变 天然平衡状态遭到破坏， 特别是当岩石层有向路堑 耕地 ， 应与路面没汁综合考虑 ， 以确定合理 的填土 形不断发展， 形成能引 起土体整体破坏的剪切面， 方向 倾斜的节 ， 理 并有水或地震的破坏作用时常发 高度。在重冰冻地区及粉性土地段， 在提高路基时 生。 还要与其他措施 ， 如砂垫层、 石灰土等配合使用。 最后使土基达到破坏， 失去支撑荷载的能力。 １ ． ３ ３ 放置措施 ３ ．铺设隔离层 ．２ ２ 隔离层设在路基顶下 ｏ ～Ｌ米处 ， 目的在 ５０ ８ 其 实际上， 在荷载作用下 ， 土基内的应力沿竖直 ３ 滑坡的防治 ． １ 方向 和水平方向 都是变化的， 土基内 个点的模量也 滑坡的 类型很多， 且成因复杂。 ， 因此 在防治和 于阻断毛细水上升通道 ， 保持上部土基干燥 ， 防止 各不相同。但要在路盲结构分析中考虑这种模量 处理滑坡时， 要针对各种不同情况采取不同的防治 翻浆发生。 地下水位或地面面积水位较高， 又不宜 变化的路基结构， 则过于复杂。 因此在工程实际中， 措施。公路 匕 的滑坡多发生于路基 Ｅ 边坡 ， 这是因 提高路基时， 可铺设隔离层。 常直接研究土基表面在局部荷载作用下的垂直变 为修筑公路破坏了地貌 自 然的 平衡。因此 ， 防治滑 ３ 高填士路基沉陷的防治 ３ 况。 即用压人承载板试 坡的 措施应以排水疏导为主 ， 在配合抗滑支撑措 高填土路基由于施工和工程完工后在 自 然环 或上部减重 ， 维持边坡平平衡。 其主要方法有以 境和重复荷载作用下， 出现一些路基病害， 引起路 验测定荷载 一 弯沉关系， 将反映荷载 一 弯沉关系的 施 ， 模量看成是土基的—个当量均匀模量值 ， 由此而得 下几种 。 基的整体下沉、 局部沉陷、 不均匀沉陷 ， 严重时， 影 出的土基顶面变形与考虑各点模量为变量时得出 ３ ．地面排水。滑坡体以外的地面水 ，Ｚ ．１ １ 匝予拦 响公路自 常使用， 怔 降低了 公路的评定等级。 因此， 的数值大致相同。 截引离 ； 滑坡体上的地面水要主义防渗 ， 并尽快汇 为了更好地发捧公路的正常作用， 对高填土路基出 ２ 路基的常 『 见 病害 集引出。 现的严重病害、 变形采取行之有效的 处理办法， 使 路基常年暴露在大 自 然中， 经受着土体自 、 重 ３ ２地下排水。排除滑坡地下水的工程措施， 路基处于良好的技术状态。 ． １ 行车荷载和 自 然因素的作用。由于水、 温度及各种 应用较多的有各式渗沟， 包括： 参考文献 荷载的作用 ， 路基的各部分将产生可恢复的变形和 ａ 支撑渗沟 ， 用以支撑不稳定的滑坡体 ， 兼起 『 吴厚丰浅谈公路路基的边坡稳 ｝及防治 １ ｒ 生 不可 恢复的变形。 路基的不可恢复变形有可能使路 排除和疏干滑坡体内地下水的作用，适用深度为 工程ｆ山西建Ｊ， ０ （３． Ｊ ｌ Ｌ２ ７３ ） ０ 基的强度和密实度有所增加， 但也有可能引起路基 ２ ｌ ～ Ｏ米。 支撑渗沟有主干和分支两种。 主干平行于 ｆＩ 沙江脓 地 力斯． 路 基路面的 质量通 病 防治 ２ 木 公路 高程和边坡坡度及形变的改变 ， 严重时则造成土体 滑动方向， 布置在地下水露头处或土中水形成坍塌 措 Ｊ 谷２ ｏ （７． 硅 Ｉ ０ ９Ｏ ）
科
公路路基变形原 因及措施
孙 旭 臣
（ 富裕县 国 省干线养路段， 黑龙江 富裕 １１０ ） ６２０
摘 要： 路基是路 面结构的 支撑构筑物 ， 用在道路上的车轮荷载通过路 面结构传递给路基 ， 作 所以路基上的荷载变形特征 对路基路 面结构的整 体强度和刚度 有很 大的影响 。主要论述 了路基 变形的原 因及措施 。
一
一
１ ３— ９
关 键 词 ： 路 路 基 ； 原 因； 施 公 变形 措
１ 路基变形的特征 位移 ， 危及路基的整体 ｌ 生 和稳定性， 造成路基的各 的地方， 支沟应根据坡面汇水情况合理布置， 可与 １ 路基受力与工作区 ． １ 种破坏。因此 ， 在路基的没计、 施工和养护过程中， 滑坡移动方向成 ３ 度 一 ５ Ｏ ４ 度交角 ， 并可伸展到滑 作用于路基的荷载， 在路基 自 重和汽车的轮 应使路基不产生危害路基 及 其各部分完整和稳定 坡范围以外， 以起挡 下水的作用。 抛 重， 在这两种荷载的共同作用下 ， 路基在相当深度 性的变形。 呦 坡渗沟 ， 当滑坡前缘的路基边坡有地下水 范围内均处于应力状态。 正确的路基设计与施工应 ２１ 路基沉陷 均匀分布或坡面大片 潮湿时 ， 可修建边 坡渗沟 ， 以 使路基在荷载作用下， 尽可能只产生弹性变形， 以 直方向产生较大 疏干和支撑边坡 ， 同时， 也能起到截阻坡 面径流和 使其在车轮驶过后 ， 能很快恢复原状， 以保证路基 的沉落， 路基沉陷有两种情况 ， 其一是路基本身的 减轻坡面冲刷的作用。 相对 稳妥， 路面不致破坏。由于路基与路面不是均 压缩沉降， 又称沉缩 ； 其二则是由于路基下部天然 粼 渗沟， 当有丰富的深层地下水进入滑体 质体 ， 路面的刚度及单位重量均较路基土大 ， 路基 地面承载能力不足 ， 在路基自 重的作用下引起沉陷 时， 可在垂直于地下水流的方向 匕 设置截水渗沟， 工作区的实际深度将随路面强度的增加而减小。 或向 蛴 出而造成的。 ； 路 沉缩主要是由于路堤 以 拦誊越ｒ 水， Ｆ 并排出渭 体外。 填料选择不当、 填筑方法不合理、 压实不足或路堤 ３３减重。减重就是在滑体后缘挖除一定数 ． １ １ 路基土的 ２ 受力特征 路基土的 受力特征是由 构成路基用土的物理 内 部含有过度保水区等因素引起的。 在荷载和自 然 性质决定的。 路基土的内部结构十分复杂 ， 是一种 因素的共同 作用下 ， 路堤产生沉缩破坏。 滑坡 ， —般滑动面不深 ， 滑床上陡下缓 ， 滑坡后壁或 ２ 边坡 滑塌 － ２ 两懊 岩层外露或 ±体稳定不可能在发展的滑坡。 洧 ｌ 固体颗粒、 水和气体组成的三相体系。由于其内部 结构上的特殊性， 使得它在工 程力学性质上与其他 路基边滑塌是最常见的路基病害。根据边坡 减重主要是减小滑体的下滑力， 不能改变其下滑趋 工程材料有较大的差别 ， 最突出的就是土在受 土质类别、 其中 破坏原因及规模的不同， 可分为溜方与 势， 所以减重常 力时的非线性变形特征。士是具有流动性质的材 划破两种情况。 溜方是由于少量被水饱和的土体沿 ３ 黜嶷 ． ２ 的防洽 料， 在 用下自变形， ｇ 不仅与荷载的大小有关 ， 土质边坡向 下移动所 形成， 常指边坡表面薄层土体 防治翻浆的基本途径是 ： 防止地面水、 地下水 而且还与荷载作用的持续时间有关。 由于士 颗粒之 下滑 ， 其主要原因是流水冲刷边坡或施工不当。滑 或其他水分在冻结前或冻结过程中进 入 路基 Ｅ 部； 间力的传递以及土颗粒之间的相对位移都需要一 坡是指一部分土体在自重作用下沿某一滑动向下 在化冻期， 可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄 定的时间， 故在施加荷载的初始阶段 ， 变形量随荷 滑动， 主要是由土体稳定性不足引起。路堤边坡坡 积在透水 路面 结构层中； 改善土基及路面结 载持续作用时间的延长而增加 ， 而后逐渐趋于稳 度过陡 渤疆 被水淘空或填土层次安排不当是 构； 却 采用综合措施防治。 定。 汽车在道路 Ｅ 行驶时， 车轮对土基作用时间短， 路堤边坡滑坡的主要原因： 而边坡高度与天然岩层 ３ ．做好路基排水， ． ２ １ 提高路基 在这一瞬间， 动载作用产生的塑性变形比静载长期 的性质不适应或存在粘土层与蓄水砂石层交替分 良好 的路基排水可以防止地面水或地下水侵 作用下产生的塑性变形要小得多。 土基承受着车轮 层及 有倾向于路堑方向的斜坡层理等现象， 则是引 ＾ 路基 ， 使路基土体保持干燥， 从而减轻冻结时水 荷载的多次重复作用。每一次荷载作用以后， 回弹 起路堑边坡滑坡的主要原因。 分聚流的来源， 这是预防和处理地面水类和地下水 变形很快消失 ， 而塑性变形则不能消失 ， 由此产生 ２ ３边坡崩塌和碎落 类番浆的首要措施。提高路基是—种效果显著、 简 比较经济的常用措施。增大路基边缘至地 塑性变形积累， 即随着荷载作用次数的增加， 总变 崩塌和碎落均属 于路堑和半路 堑的破坏现 便易行、 形量将逐渐增加。 土基在重复荷载作用下产生的累 象。 碎落是软弱石质经风化而成的碎块沿坡而大量 下水或地面水位间距离， 使路基上部土层保持干 积变形最终可能导致两种截然不同的结果。 其—是 向 下滚落。 堆积的碎块可能堵塞边沟和侵占部分路 燥 ， 在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。提高路 土体被逐渐压密， 土颗粒之间进—步互相靠拢， 每 基。 崩塌是指大块岩石脱离边坡坡面并沿边坡向下 基的措施适用于取土方便的路段， 并宜采用透水性 次自载所产生的塑性变形量愈来愈小，直至稳 滚落 ， Ｉ １ 其主要原因是路堑开挖后 ， 个别地段原有的 良 好的土填筑路基。路线通过农田地区， 为了少占 定； 其二是土体在荷载的重复作用下引起的剪切变 天然平衡状态遭到破坏， 特别是当岩石层有向路堑 耕地 ， 应与路面没汁综合考虑 ， 以确定合理 的填土 形不断发展， 形成能引 起土体整体破坏的剪切面， 方向 倾斜的节 ， 理 并有水或地震的破坏作用时常发 高度。在重冰冻地区及粉性土地段， 在提高路基时 生。 还要与其他措施 ， 如砂垫层、 石灰土等配合使用。 最后使土基达到破坏， 失去支撑荷载的能力。 １ ． ３ ３ 放置措施 ３ ．铺设隔离层 ．２ ２ 隔离层设在路基顶下 ｏ ～Ｌ米处 ， 目的在 ５０ ８ 其 实际上， 在荷载作用下 ， 土基内的应力沿竖直 ３ 滑坡的防治 ． １ 方向 和水平方向 都是变化的， 土基内 个点的模量也 滑坡的 类型很多， 且成因复杂。 ， 因此 在防治和 于阻断毛细水上升通道 ， 保持上部土基干燥 ， 防止 各不相同。但要在路盲结构分析中考虑这种模量 处理滑坡时， 要针对各种不同情况采取不同的防治 翻浆发生。 地下水位或地面面积水位较高， 又不宜 变化的路基结构， 则过于复杂。 因此在工程实际中， 措施。公路 匕 的滑坡多发生于路基 Ｅ 边坡 ， 这是因 提高路基时， 可铺设隔离层。 常直接研究土基表面在局部荷载作用下的垂直变 为修筑公路破坏了地貌 自 然的 平衡。因此 ， 防治滑 ３ 高填士路基沉陷的防治 ３ 况。 即用压人承载板试 坡的 措施应以排水疏导为主 ， 在配合抗滑支撑措 高填土路基由于施工和工程完工后在 自 然环 或上部减重 ， 维持边坡平平衡。 其主要方法有以 境和重复荷载作用下， 出现一些路基病害， 引起路 验测定荷载 一 弯沉关系， 将反映荷载 一 弯沉关系的 施 ， 模量看成是土基的—个当量均匀模量值 ， 由此而得 下几种 。 基的整体下沉、 局部沉陷、 不均匀沉陷 ， 严重时， 影 出的土基顶面变形与考虑各点模量为变量时得出 ３ ．地面排水。滑坡体以外的地面水 ，Ｚ ．１ １ 匝予拦 响公路自 常使用， 怔 降低了 公路的评定等级。 因此， 的数值大致相同。 截引离 ； 滑坡体上的地面水要主义防渗 ， 并尽快汇 为了更好地发捧公路的正常作用， 对高填土路基出 ２ 路基的常 『 见 病害 集引出。 现的严重病害、 变形采取行之有效的 处理办法， 使 路基常年暴露在大 自 然中， 经受着土体自 、 重 ３ ２地下排水。排除滑坡地下水的工程措施， 路基处于良好的技术状态。 ． １ 行车荷载和 自 然因素的作用。由于水、 温度及各种 应用较多的有各式渗沟， 包括： 参考文献 荷载的作用 ， 路基的各部分将产生可恢复的变形和 ａ 支撑渗沟 ， 用以支撑不稳定的滑坡体 ， 兼起 『 吴厚丰浅谈公路路基的边坡稳 ｝及防治 １ ｒ 生 不可 恢复的变形。 路基的不可恢复变形有可能使路 排除和疏干滑坡体内地下水的作用，适用深度为 工程ｆ山西建Ｊ， ０ （３． Ｊ ｌ Ｌ２ ７３ ） ０ 基的强度和密实度有所增加， 但也有可能引起路基 ２ ｌ ～ Ｏ米。 支撑渗沟有主干和分支两种。 主干平行于 ｆＩ 沙江脓 地 力斯． 路 基路面的 质量通 病 防治 ２ 木 公路 高程和边坡坡度及形变的改变 ， 严重时则造成土体 滑动方向， 布置在地下水露头处或土中水形成坍塌 措 Ｊ 谷２ ｏ （７． 硅 Ｉ ０ ９Ｏ ）
第2章 路基土的特性及设计参数
漂（卵）石质土： 巨粒组（粒径大于60mm ）质量占总质量 15%~50% （含50%）的土。
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。
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。
高速公路软土地基的沉降变形特征分析
0. 48 0. 35 0. 76 0. 29 0. 26 0. 27 0. 31 0. 18 0. 10
4. 34 11. 60 2. 97 7. 65 7. 55 7. 25 7. 42 10. 62 17. 54
93. 2 110. 0 67. 7 123. 2 123. 2 126. 8 127. 2 166. 1 220. 0
( 1 ) 地表沉降 : 地表沉降仪由沉降板和沉降杆
组成 ,设置于路基中心线上 ,埋设在砂垫层内土路拱 上 (见图 2 ) 。沉降板采用 50 cm × 50 cm × 1 cm 的 钢板 ,中间垂直点焊一节直径为 40 mm 的钢管 , 管 头有丝口 ,随路堤填筑高度增加而接高 ,外用 80 mm
0 前言
随着国家经济迅猛增长 , 沿海一带高速公路的 兴建尤为迅速 。沿海地带大多为软土地基 , 其工程 地质特征多呈含水量高 、 孔隙比大 、 压缩性高 , 而压 缩模量 、 承载力偏小 , 抗剪能力低 , 固结变形持续时 间长等特征 ,为工程不良地质地段 ,因此高速公路路 基的处理效果尤显重要 。 高速公路软土地基处理通常采用 : ( 1 ) 排水固结预压法 (塑料排水板 、 沙井等 ) : 改善土体的三相体结构比例关系 , 改良土体的物理 力学性质 ,加速软土地基排水固结过程 ; ( 2 ) 加 固 土 桩 法 (深 层 搅 拌 桩 法 、 粉喷桩法 等 ) : 使土体桩和桩间软土形成复合地基提高地基 承载力 ,进而减小路基总沉降量
钻机打孔 ,孔深依据工程地质资料确定为 22 m , 将 测斜管下至孔底 , 测斜管与钻孔之间用砂充填 。现 场用测斜仪测定测斜管的倾斜度 , 确保测斜管倾斜 度在《JTJ 017 - 96 规范 》 规定范围内 ( 3% ) ,然后计 算土体的水平位移量及其方向 。 ( 5 ) 观测频率 : 在施工期间对沉降和位移进行 跟踪观测 ,以控制软土地基给施工带来的不利影响
第四章土的变形特性和地基沉降计算
第四章土的变形特性和地基沉降计算土的变形特性和地基沉降计算是土木工程中非常重要的内容。
土的变形特性研究土体在外力作用下的变形规律和特性，而地基沉降计算则是根据土的变形特性来预测地基的沉降情况。
下面将详细介绍土的变形特性和地基沉降计算的相关内容。
1.土的变形特性土体受到外力作用时会发生变形，主要有弹性变形、塑性变形和剪切变形。
(1)弹性变形：土体在外力作用下，会发生弹性变形。
当外力去除后，土体会恢复到原来的状态。
弹性模量是衡量土体抗弯刚度的指标，可以通过简单的试验来确定。
(2)塑性变形：土体在超过一定应力范围时，会发生塑性变形。
土体的塑性是由于土颗粒之间存在黏聚力和内摩擦力。
土壤的塑性特性可以通过塑性指数来描述，塑性指数越大，土体的可塑性越强。
(3)剪切变形：土体在受到剪应力作用时，会出现剪切变形。
剪切变形会导致土体体积变化，产生剪切应变。
土壤剪切特性可以通过剪切强度来描述，剪切强度是土体抵抗剪切破坏的能力。
地基沉降是指地基在建筑物或其他荷载作用下产生的垂直变形。
地基沉降计算是为了预测和控制建筑物在使用过程中由于地基沉降而产生的沉降量。
地基沉降计算可以分为弹性沉降和塑性沉降两部分。
(1)弹性沉降：建筑物的地基沉降可以通过应力-应变关系来进行计算。
根据土体弹性模量、建筑物底面积和载荷大小，可以确定建筑物的弹性沉降量。
(2)塑性沉降：塑性沉降是由于土体的塑性变形而产生的沉降。
塑性沉降的计算需要考虑土壤的塑性指数、建筑物底面积和载荷大小。
塑性沉降计算可以使用维罗耐氏公式或其他合适的公式进行。
地基沉降计算的结果可以作为设计和施工的依据，可以预测建筑物在使用过程中的变形情况，从而保证建筑物的安全和稳定。
总结：土的变形特性和地基沉降计算是土木工程中重要的内容，了解土的变形特性可以帮助预测地基的变形情况，地基沉降计算是为了预测和控制建筑物的沉降量。
研究土的变形特性和进行地基沉降计算能够保证建筑物的安全和稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 a2 r2
在实际测定中，刚性承载 板用得较多，因为它的挠 度易于测量，压力容易控 制。试验时宜采用逐级加 载卸载法，每级增加 0.04MPa，待卸载稳定1min 后读取回弹弯沉值，再加 下一级荷载。回弹变形值 超过1mm时，则停止加载。 如此，即可点绘出荷载一 回弹弯沉曲线，如图4-5所 示。
2、压入承载板试验：以一定尺才的刚性承载板置于土基
顶面，逐级加荷卸荷，记录施加于承载板上的荷载及由该
荷载所引起曲沉降变形，根据试验结果，可绘出土基顶面
压应力与回弹变形的关系曲线,见图4-1a，来计算土基的
回弹模量。
E pD1 2 l
图4-1b)为三轴压缩试验应力——应变关系曲线。
土基应力——应变的非线性特性还有另一种表示方法，即 将因弹模量值以应力或应变的函数形式来表示。如根据试 验结果，砂性土路基的回弹模量可以按式（4-3）计算确 定。
ER K1 K2
式中：ER——土基回弹模量，kPa； θ——全应力，即三向主应力之和kPa； Kl，K2——回归常数，见图4-2a） 对于粘性土，其模量值随应力的变化又有另外的形式。如
三、湿度和密度对路基土的影响
回弹模量值通常随密实度 增加而增大，而随含水量 增加而减小。其中，含水 量对模量值的影响特别大, 如右图所示。路面结构分 析时，采用按照路基土的 实际湿密状态制备的试件 测定的回弹模量值。
通常，试件在接近最佳含 水量值时压实到规定的最 低密实度，随后浸水饱和 后进行试验。
图4-2b）所示，在一定的应力范围内，随着应力的增加， 模量逐渐降低，超过一定范围后，模量又缓慢增大。
图4-2 回弹模量与应力的关系曲线 a)砂性土;b)粘性土
路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅
与荷载应力的大小有关，而且与荷载作用的持续
时间有关，这是由于土颗粒之间力的传递以及土
粒与生粒之间的相对移动都需要一定的时间。通
常在施加荷载的初期，变形量随荷载持续时间的
延长而增大，以后逐渐趋向稳定。这又称为土的
流变特性。试验表明，因弹应变与荷载的持续时
间关系不大，土的流变特性主要同塑性应变有关。
二、重复荷载对路基土的影响
重复荷载对路基土的影响：一种是土体逐渐压密，土体颗 粒之间进一步靠拢，每一次加载产生的塑性变形量愈来愈 小，直至稳定，这种情况不致形成土基的整体性剪切破坏； 另一种是荷载的重复作用造成了土体的破坏，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，最后达到破坏阶段。
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。
用刚性承载板测定土基回弹模量，压板下土基顶面的挠度 为等值，不随坐标r而变化。但是板底接触压力则随r值的 变化，成鞍形分布，如图4-4b）所示。其挠度l值与接触压 力p值可分别按式（4-9）或式（4-10）计算。
2 pa1 2 l（4-9）E4 Nhomakorabea
pr 1 pa
（4-10）
（3）割线模量：以某一应力值对应的曲线上的点同起始 点相连的割线的斜率，如图4-1c）中③所示，反映土基在 工作应力范围内的应力一应变的平均状态；
（4）回弹模量：应力卸除阶段，应力——应变曲线的割 线模量，如图4-1c）中④所示。
前三种模量中的应变值包含残余应变和回弹应变，而回弹 模量则仅包含回弹应变，它部分地反映了土的弹性性质。
第二节 土基承载能力指标
路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能 力来表征，主要参数有E、K、CBR。
一、土基的回弹模量E
以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映 土基在瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，因而 可以应用弹性理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， 可以在弹性理论为基本体系的各种设计方法中得 到应用。 柔性承载板与刚性承载板
用柔性压板测定回模量，土基与压板之间的接触 压力为常量，如图4-4a）所示，即： pr P
a 2
承载板的挠度l（r）与坐标r有关，在压板中心处（r=0），
即：
lr0
2 pa 1 2
E
在柔性压板边缘处r=a，其挠度可以按下式计算：
lra
4 pa 1 2 E
土基的应力——应变关系除了出现非线性特性之外，还表 现出弹塑性性质。由图4-1c）可以看出，当荷载卸除，应
力恢复到零时，曲线由A回到B，OB即为塑性或残余变形。
模量有以下几种：
（1）初始切线模量：应力值为零时的应力———应变曲 线的斜率，如图4-1c）中的①所示；
（2）切线模量：某一应力级位处应力——应变曲线的斜 率，如图4-1c）中的②所示，反映该级应力处应力一应变 变化的精确关系；
温克勒地基的假定：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。符合这一假定的地基如同由 许多各不相连的弹簧所组成（如图4-6所示）。
在多数情况下，试验曲线呈非线性。在确定模量 值时，可以根据实际可能出现的最大压应力级位， 或可能出现的最大弯沉范围，在曲线上选取合适 的量值按下式进行计算。
E0
a
2
pi li
1
2 0
二、地基反应模量K
用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基 反应模量表征土基的承载能力。
第四章 路基力学特性分析
第四章 路基力学特性分析
第一节 路基土的变形特性 第二节 土基承载能力指标
第一节 路基土的变形特性
一、路基土的应力——应变关系
1、理想的线性弹性体在一定的应力范围内，应力与应变 的关系呈线性特性。由于路基土的内部结构十分复杂 ， 所以路基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线性弹 性体有很大区别。