第7章路基稳定性设计
华南理工大学路基路面工程习题与参考答案
路基路面工程复习题参考答案〔要点－结合要点阐述〕〔华南理工大学交通学院〕1、对于综述题－需要结合要点阐述2、不完整的参见教案与课本第一章总论1、对路基路面的要求对路基基本要求：A 结构尺寸的要求,B 对整体结构〔包括周围地层〕的要求C 足够的强度和抗变形能力,D 足够的整体水温稳定性对路面基本要求<1>具有足够的强度和刚度<2>具有足够的水温稳定性<3>具有足够的耐久性和平整度<4>具有足够的抗滑性<5>具有尽可能低的扬尘性<6>符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸2、影响路基路面稳定的因素－此章节容需要学后再看水文水文地质气候地理地质土的类别3、公路自然区划原则3个4、路基湿度来源5、路基干湿类型的分类？一般路基要求工作在何状态？6、路基平均稠度和临界高度7、路面结构层位与层位功能面层：直接承受行车车轮作用与自然因素底作用,并将所受之力传递给下层,要求路面材料有足够的力学强度和稳定性,并要求表面平整、抗滑、防渗性能好。
基层：主要承受车辆荷载的竖向力,并把由面层传下来的应力扩散到垫层和土基,故必须有足够的力学强度和稳定性与平整度和良好的扩散应力性能。
垫层：起排水隔水、防冻和防污等多方面作用,而主要作用是调节和改善土基的水温状态,扩散由基层传递下来的荷载应力的作用。
8、各类路面的特点参见教案高速公路、一般公路第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质1、什么叫标准轴载？什么叫当量圆？路面设计中将轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用的轴载。
〔我国标准轴载为双轮组单轴重100KN的车辆,以BZZ-100表示〕当量圆：椭圆形车辆轮胎面积等效换算为圆2、什么叫动载特性水平力振动力瞬时性3、自然因素对路面的影响主要表现在那些方面？温度与其温度变化水4、路基工作区？路基工作区－路基某一深处,车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重应力引起的垂直应力相比所占比例很小,仅为1/10~1/5时,该深度围的路基5、回弹模量？K? CBR?回弹模量:土基在荷载作用下产生应力与与其相应的<可恢复>回弹变形比值；K:土基顶面的垂直压力与该压力下弯沉的比值。
路基路面工程思考题
路基路⾯⼯程思考题思考题汇总第1章总论1、路基、路⾯分别指的是什么？路基和路⾯在公路中各起什么作⽤？有哪些基本性能要求？答：路基：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。
路⾯：路⾯是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物。
作⽤：路基是路⾯结构的基础，坚固⽽⼜稳定的路基为路⾯结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证，⽽路⾯结构层的存在⼜保护了路基，使之避免了直接经受车辆和⼤⽓的破坏作⽤，长期处于稳定状态。
基本性能要求:①承载能⼒（包括强度和刚度）；②稳定性；③耐久性；④表⾯平整度；⑤表⾯抗滑性能。
2、影响路基路⾯稳定性的因素主要有哪些？答：①地理条件；②地质条件；③⽓候条件；④⽔⽂和⽔⽂地质条件；⑤⼟的类别。
3、我国公路⽤⼟如何进⾏类型划分？答：我国公路⽤⼟依据⼟的颗粒组成特征，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。
4、为何要进⾏公路⾃然区划，制定⾃然区划的原则⼜是什么?答：我国地域辽阔，⼜是⼀个多⼭的国家，从北到南分处于寒带、温带和热带。
从青藏⾼原到东部沿海⾼程相差4000m以上，因此⾃然因素变化极为复杂。
不同地区⾃然条件的差异同公路建设有密切关系。
为了区分各地⾃然区域的筑路特性，进⾏了公路⾃然区划。
原则：①道路⼯程特征相似的原则；②地表⽓候区划差异性的原则；③⾃然⽓候因素既有综合⼜有主导作⽤的原则。
5、路基湿度的⽔源有哪些⽅⾯？答：①⼤⽓降⽔；②地⾯⽔；③地下⽔；④⽑细⽔；⑤⽔蒸⽓凝结⽔；⑥薄膜移动⽔。
6、试述路基⽔温状况对路基的影响。
答：沿路基深度出现较⼤的温度梯度时，⽔分在温差的影响下以液态或⽓态由热处向冷处移动，并积聚在该处，积聚的⽔冻结后体积增⼤，使路基拱起⽽造成⾯层开裂，使路⾯遭受严重破坏7、路基⼲湿类型分为⼏种? 路基对⼲燥状态的⼀般要求是什么？答：分为四类，⼲燥、中湿、潮湿和过湿。
《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。
路基路面工程题库分章节统计学生用
第一章总论1.1选择题1.公路工程是一种（）工程构造物。
A. 线型B.平面C.立体D.曲面2.道路工程使用年限较长，应具有（）的性能。
A.耐久性B.易用性C.易施工D.低造价3.粉性土毛细现象较强烈，易产生路面（）病害。
A.拥包B.车辙C.翻浆D.搓板4.路基内部的聚冰现象，在（）地区尤为严重。
A.季节性冰冻B.高海拔C.低温高寒D.干旱5.路面的各种类型中，不包括（）型路面。
A.柔性B.刚性C.半刚性D.弹性6.现代化公路运输，要求道路能在（）通行车辆。
A. 晴天B.阴天C.全天候D.雨天7.为保证路基路面的稳定，一般要求路基处于（）状态。
A.干燥或中湿B.中湿或潮湿C.潮湿或过湿D.过湿以上8.柔性路面刚度较小，在行车荷载作用下产生较大（）A.竖向弯沉B.水平剪力C.扭曲应力D.翘曲应力9.路基路面结构承载力包括（）两个方面。
A. 强度、刚度B.挠度、变形C.支承、扩散D.断裂、车辙10.粗粒土分为砾类土和（）两种。
A.砂类土B.粉类土C.黏性土D.盐渍土11.路面面层可用（）的材料铺筑。
A.坚硬耐磨B.柔软均匀C.保温透水D.松散轻质12.柔性路面是指用（）材料做面层的路面结构。
A.沥青类B.水泥类C.石灰类D.粉煤灰类13.保持路基的几何形状和物理力学性能，称为路基的（）A. 固定性B.稳定性C.刚性D.可用性14.关于黏性土说法正确的是（）A.透水性小B.无塑性C.级配适宜D.含大量粉土颗粒15.路面基层主要承受面层传递的（）荷载。
A.垂直B.水平C.剪切D.偏心16.刚性路面主要是指用（）做面层的路面结构。
碎石土D. 石灰土C. 水泥混凝土B. 沥青混凝土A.17.防水排水是确保路基路面（）的主要方面工作。
A. 稳定B.固定C.刚性D.柔性18.路面表面要求平整，但不宜（）A.粗糙B.密实C.光滑D.坚硬19.盐渍土属于（）A.特殊土B.黏性土C.砂性土D.粉性土20.当路基土处于（）状态时，相对稠度大于1。
路基路面工程道路工程概论讲义PPT课件精选全文
路基的干湿类型
路基湿度的来源
大气降水、地面水、地下水、
水蒸气及其凝结水、给排水设施泄露
路基干湿类型的划分
标准：平均稠度Bm=（WL-Wm）/（WL-Wp） 类型：干燥、中湿、潮湿、过湿
路基临界高度
第38页/共94页
6.2路基设计 一． 路基横断面基本形式
路堤
路堑
半挖半填路基
3.1竖曲线设计
定义 分类 作用
第19页/共94页
竖曲线要素计算
变坡角 1 （2 “”为凸曲线、“”为凹曲线） 曲线长L R
切线长T
L 2
外矢距E T 2 2R
切高y x2 2R
竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T 竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T 某桩号在凸（凹）曲线上的设计标高
=该桩号在切线上的设计高-（+）y
拓宽路口式交叉口设计 拓宽车道数
拓宽位置的选择
拓宽车道长度的计算
环形交叉口设计
中心岛的形状和尺寸
环道的宽度
交织角
环岛进出口的转弯半径
第32页/共94页环 道 的 横 截 面
交叉口竖向设计
原则
基本形式
设计方法及步骤
O2
E2 A
E D3
E3
M3
O3 F3 F
第33页/共94页
计算图示
5.2立体交叉设计
路基土方施工
开挖
运输
填堆
压实
第45页/共94页
修整
路基压实
压实土基的意义
影响路基压实效果的因素：
干
内因： 含水量
容 重
土质
外因： 压实功能
压实机具
第46页/共94页
道路工程 第07章 路基边坡稳定性设计
（3）滑动面假定
松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动
面近似平面，平面力学模型采用直线。 粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面近似 于圆曲面，平面力学模型采用圆弧。
———路基路面工程———
直线平面 ：由松散的砂性土和砾石填筑。
曲面 ：以粘性土填筑 。
1.25 (0.4663 a0 )0.5 2 a0 (0.4663 a0 )( 0.5 2 1)
———路基路面工程———
经整理得： 解得：
4a0 4.3655 a0 1.034 0
a0 0.2002
a0 2c H
2
由：
得：
H
2c 2 14.70 8.7m a0 16.90 0.2002
路基边坡稳定性设计
———路基路面工程———
图1 路堤边坡滑坡实况
———路基路面工程———
图2 路堑边坡滑坡实况
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
———路基路面工程———
第一节 边坡稳定性分析原理 与计算参数
———路基路面工程———
一、边坡稳定性分析原理
（1）岩石边坡 岩石路堑边坡稳定性取决于岩石的产状和地质构造特 征，岩体中存在的构造弱面，如层面，层理，断层， 节理等，是岩体中潜在的滑动面，一旦工程地质条件 向不利方向变化，岩体就会失稳形成滑坡。 （2）土质路基 令：T－土体的下滑力，F－抗滑力， K=F/T。 当K>1,稳定；K<1，滑动面形成，滑体下滑。考虑到 一些不确定性因素，为安全起见工程上常采用K＝ 1.2～1.5作为稳定的界限值。 滑动面有直线，曲线，折线三大类。
第七章沥青路面设计
第七章沥青路面设计一、填空题1 ．在《柔规》中规定，路面设计以双轮组单轴载100 为标准轴载，并以表示。
2 ．在《柔规》中采用作为路面厚度计算的主要控制指标，所以轴次换算的等效原则是以为准。
3 ．路表容许弯沉值是柔性路面设计的指标，而是验算指标。
4 ．在车辆垂直荷载作用下，柔性路面产生的总变形包括以及。
5 ．路面弹性模量是表示路面弹性性质的力学指标，又称为模量，它表征路面材料的能力。
6 ．路面弹性性质的力学指标以模量表示，它表征了土基或路面材料能力。
7 ．由于路面的垂直变形实际上是由路面各结构层( 包括土基) 的总结果，故它也就综合地反映了路面各结构层及土基的．- '。
8 ．沥青混凝土面层及整体性的基层材料在行车荷载的多次重复作用下，由于疲劳现象而使其强度降低，从而在板底出现拉伸裂缝，故对高等级公路必须验算其强度。
9 ．柔性路面结构设计包括设计和设计。
10 ．通常应选用的结合料和强度高的材料作为面层材料，且面层类型选择时，要考虑当地的特征。
11 ．路面的强度和稳定性并不单纯是一个厚度问题，也不是路面各结构层次的简单问题，而是路面各结构层次的是否合理的问题。
12 ．防治路面翻浆要贯彻的原则，最基本措施是防止或减少土基水分的一O ．13 ．柔性路面设计是以作为路面整体强度的设计控制指标。
表征路面弹性性质的力学指标是。
14 ．路面结构层的整体强度，以作用下轮隙中心处的表示。
15 ．目前，我国公路工程中确定的方法主要有和。
16 ．目前，我国测定柔性路面材料回弹模量的方法有和。
17 ．整层材料测定路面材料回弹模量的方法有和。
18 ．柔性路面设计年限内最基本的任务是：通过设计工作，防止路面结构，由于和自然因素综合作用而出现各种损坏。
19 ．为了调查情况，应测定原有路面下深度内路基分层含水量。
20 ．原有路面结构调查中，一般应每隔挖一试坑，查明原有路面的、各结构层厚度及材料组成等。
21 ．若原有路面面层为结构层，且厚度，或气温等于2 0 ℃±20 ℃时，所测得的弯沉值进行修正，其它情况下测得的弯沉值均应进行温度修正。
路面工程习题参考答案
路面工程(第五版)习题参考答案备注：综述题有些只给了大纲，需要加以展开论述。
第一章路面工程概述（课本第一章相关部分）1、路面的功能要求包括哪几个方面？A.强度和刚度（承载能力）B 稳定性（水温稳定性）C 耐久性D 表面平整E 抗滑F 环保性－少尘、低噪音G 辨识性－色彩、车道改变2、对路面有哪些基本要求？(1)具有足够的强度和刚度(2)具有足够的水温稳定性(3)具有足够的耐久性和平整度(4)具有足够的抗滑性(5)具有尽可能低的扬尘性(6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸3、路面结构为什么要分层，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何进行分层？行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱，对结构层材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐减弱。
按照使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同划分。
通常分为面层、基层和功能层。
水泥混凝土路面：面层（水泥混凝土面板），基层(可分几个亚层),功能性垫层沥青混凝土路面：分层更细，面层、基层均可分几个亚层、在路基与基层间可设功能层。
4、路面结构层位与层位功能(沥青路面与水泥路面不同)面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。
基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的路基（含垫层及土基），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。
功能层：为保证面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态必要时设置功能层。
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K i1 n
i1 n
Ti
Gi sin
i 1
i 1
➢稳定系数Kmin应大于1.25，但K值也不宜过大，以免 造成不经济。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
一、简化条分法 1 基本原理与步骤
➢基本原理：静力平衡，将圆弧滑动面上的土体划 分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的 下滑力和抗滑力，然后叠加计算整个滑动土体的稳 定性。
hi
i 1
n
i hi
i1 n hi i 1
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
二、边坡稳定性分析的计算参数 2 边坡稳定性分析边坡的取值
• 取平均值
• 取坡脚点和坡顶点 的连线。 7-1 边坡稳定性分析原理与方法
3. 汽车荷载当量换算
➢边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，
并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以ho表示：
ho
NQ
BL
式中：
N — 横向分布的车辆数； Q — 每辆车的重力，kN； L — 汽车前后轴的总距：汽-10级和汽-15级， L＝4.2m，汽-20级重车，L＝5.6m；
B — 横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；
B Nb (N 1)d
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
三. 边坡稳定性分析方法
2.力学分析法
路堤：
K F G costg cl
T
G sin
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
3.直线法
➢试算法： 先假定路堤边坡值 然后通过坡脚A点，假 定3—4个可能的破裂面 求出相应的稳定系数Ki 值——Ki与ωi的关系曲线 最小稳定系数值Kmin，及 对应的极限破裂面倾斜角 ω值。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
7-2 条分法
一、简化条分法 1 基本原理与步骤
➢基本假定： 土为均质和各项同性；
滑动面通过坡角；
不考虑土体的内应力分布及各土
条之间相互作用力的影响，土条
不受侧向力作用。
7-2 条分法
圆弧法边坡稳定性分析 计算图
7-2 条分法
➢基本步骤： （1）通过坡角任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，半径为R， 沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度 的土条，宽度一般2-4m。
7-2 条分法
➢基本步骤： （2）计算每个土条的土体重Gi 法向分力Ni＝Gicosα 切向分力Ti＝Gisinαi αi＝sin-1(xi/R)
7-2 条分法
➢基本步骤： （3）计算每一小段滑动面上的反力：
内摩擦力Nif（f＝tgφi） 粘聚力cLi
7-2 条分法
（4）滑动面上各力对o点的滑动力矩和抗滑力矩。
3.直线法
由于砂性土粘聚力很小，可忽略不计则上式 可表达为：
K F tg T tg
K＝1时，滑动面土体处于极限平衡状态， 路堤的极限坡度等于砂类土的内摩擦角，该 角相当于自然休止角
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
路堑： （解析法）
K F G costg cl
T
G sin
G hL sin sin
滑动力矩：
n
m
M s R Ti Ti
i1
i1
抗滑动力矩：
M r
R
n
Ni f
n
cLi
i1
i1
（5）求稳定系数K值
K
Mr
R
n
Ni f
i1
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
二. 边坡稳定性分析的计算参数
1. 土的计算参数
（1）对于路堑或天然边坡取：原状土的容重γ、 内摩擦角和粘聚力。
（2）. 对于路堤边坡，应取与现场压实度一致的 压实土的试验数据。
3. 边坡由多层土体所构成时：
n
cihi
c
i 1 n
hi
i 1
n
hitgi
tg
i 1 n
数解法 图解法或表解法
1.工程地质法
• 概念：根据不同土类及其所处的状态，经过长期的
生产实践和大量的资料调查，拟定边坡稳定值参考数 据，在设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用 类似条件下的稳定边坡值。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
三、边坡稳定性分析方法
2．力学分析法
数解法：大都采用极限平衡法，近似把岩土看做刚塑 性材料，假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对 每个滑动面进行边坡稳定性分析，从中找出极限滑动 面，按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
第七章 路基稳定性设计
学习内容：
➢路基边坡稳定性分析原理与方法 ➢圆弧滑动面简化条分法 ➢地基稳定性分析
一、边坡稳定性分析原理
• 滑动面的形状与土质有关。 • 粘性土：滑动土体有时象圆柱形，有时象碗形。 • 松散的砂性土及砂土：滑动面类似于平面。 • 下滑面是单一平面—— 静力平衡问题。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
图解或表解法：在计算机和图解分析的基础上，制定 成图或表，用查图或查表法进行边坡稳定性分析。
滑动面形状分为： 直线破裂面法
砂土和砂性土
圆弧破裂面法
粘性土
合理的选定岩土的计算参数，比选择何种计
算方法更为重要，所以，在路基设计前，要
加强地质勘察测试工作。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
3.直线法
➢适用性：适用于砂土和砂性土，土抗力以内摩擦力 为主，粘聚力很小。
• 下滑面具有二个破坏 面，稳定性分析时必 须确定两个破坏面上 的法向力的大小和作 用点，但只能建立三 个平衡方程，因而这 是一个超静定问题。
• 下滑面具有多个破坏 面，稳定性分析时必 须确定每个破坏面法 向力的大小和作用点， 同样只能建立三个平 衡方程，因而这是一 个多次超静定问题。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
➢静不定问题 静定问题所作假设： 1.通常按平面问题来处理。 2.松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时 可采用直线破裂法。 3.粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。
7-1 边坡稳定性分析原理与方法
➢边坡稳定分析时，大多采用近似 的方法，并假设： 1.不考虑滑动土体本身内应力的分布。 2.认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整 体下滑。 3. 极限滑动面位置需要通过试算来确定。
2
s in
K ( f a0 )ctg a0ctg( )
式中：
α0 — 参数，
a0
2c
h
dK/dω＝0——K最小时破裂面倾斜角ω0值：
ctg0 ctg
a0 csc
f a0
则： Kmin (2a0 f )ctg 2 a0 ( f a0 ) csc
成层砂类土边坡：
n
n
Fni
(Gi costgi cili )