第四章 路基力学特性分析

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04章路基材料讲稿

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路面设计原理与方法

第28页 第四章 路基材料

§4-1 土的工程分类

我国公路路基土的分类

(一) 土的分类

1、首先按土的粒长分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四个大组,其划分见表4-2。

粒组划分表 表4-2

200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002 (mm)巨粒组粗粒组细粒组砾(角砾)砂溧石(块石)卵石(小块石)粗中细粗中细粉粒粘粒 2、对于中粗粒土和细粒土根据土的粒度成分、土的塑性指数及液限进一步划分。各土组的颗粒组成以小于2mm的作为100%计;定名时应根据粒径分组由大到小, 最先符合者定名;塑性指数和液限按100g锥重联合试验测得。

§4-2 土基的变形特性

地基模型

土基的受力特性是由构成土基用土的物理性质决定的。土基用土的种类很多,但不论何种土都是由固态矿物颗粒、孔隙中的水以及气体三大部分组成的。因此,土是一种由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。土作为一种工程材料,由于其内部结构上的这种特殊性,使得它在工程力学性质上与其它工程材料,诸如钢材、水泥混凝土等,有较大差别,其中最突出的是土在受力时的非线性变形特性。

(一) 土基的非线性变形特性

土基在受力时的非线性变形特性是由土的非线性性质决定的。室内三轴试验表明,土的应力-应变关系曲线,一般没有直线段,应力消失后恢复不到原先的形状(图4-2)。这是因为土在受力后,三相结构改变了原来的状态,作为土的骨架的矿物颗粒发生相对移动,而这种移动引起的变形,有一部分是属于不可恢复的残余变形。由此说明,土除了具有非线性变形性质外,还有塑性变形性质。

上述试验表明,土不是理想的弹性材料,土基也不是理想的弹性体。因此,按弹性力学原理推求而得的三轴试验的应力-应变关系式(4-1)不有确切地反映试验的实际变形状态。

公路非饱和路基土力学特性分析

公路非饱和路基土力学特性分析

第42卷第2期 2014年1月 交通标准化 

Transportation Standardization Vo1.42 No.2 

Jan.2014 

公路非饱和路基土力学特性分析 

霍丽敏 

(衡水路桥工程总公司.河北衡水053000) 

摘要:非饱和土由于气体的存在,其性质与饱和土有显著的差异。采用室内外试验测试、数值分析和理论解析等 手段.对非饱和路基土的物理力学特性以及影响非饱和土性质的主要因素——水对非饱和路基土物理力学特性的 影响进行研究,分析非饱和土路基的强度与变形特性.提出基于非饱和土理论的路基设计及施工控制关键技术 关键词:非饱和土:路基:物理力学特性:变形 中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1002—4786(2014)02—0027—03 

Mechanical Properties of Unsaturated Soil of Highway Subgrade 

HU0 Li-min (Hengshui Road&Bridge Engineering Corporation,Hengshui 053000,China) 

Abstract:The nature 0±the unsaturated soiliS quite different from that of saturated soil for the reason of the existence of the gas.This paper uses the methods of indoor and outdoor tests,numerical and the— 

oretical analysis to do studying on the physical and mechanical properties of unsaturated subgrade soil and the effect of water,one of the main factors having influence Oil the nature of unsaturated soil,on 

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路面路基

章节一绪论

1、路基和路面在道路上各起什么作用

路基路面是道路的基本组成部分,它们共同承受行车荷载和自然因素的作用。路基是在地表按照道路路线位置和一定技术要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面是在路基顶面用各种筑路材料铺设的层状结构物。

2、路基路面应具有哪些基本性能路基整体应稳定坚固,上层应密实均匀。路面结构应稳固耐久,表面应平整抗滑。

3、路基通常有哪几部分组成?断面形式哪几类?

组成:基身、排水、防护、加固设施、路侧的取土坑和弃土堆。断面形式:路堤、路堑、半填半挖

4、路面结构为什么要分层?各结构层作用及对材料要求有哪些?P4-7

行车荷载和自然因素对路面的影响,随深度的增加而逐渐减弱;对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性等要求也随深度的增加而逐渐降低。

面层:直接承受行车荷载的作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次,并为车辆提供行使表面,它直接影响行车的舒适性、安全性和经济性。因此面呈应具有足够的结构强度、稳定性和良好的表面特性。

基层:是路面结构中的承重部分,它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或土基,故基层应具有足够的水稳定性,以防基层湿软后变性过大,从而导致面层损坏。水泥混凝土面层下的基层还应具有足够的耐冲刷性。基层顶面也应平整,具有与面层相同的横坡,以保证面层厚度均匀。 垫层:是介于基层和土基之间的层次,其主要作用为改善土基湿度和温度的状况,以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力;扩散有几层传来的何在盈利,以减少土基所产生的变形。因此,通常在季节性冰冻地区和土基水文状况不良时设置。垫层材料的要求不一定高,但其水稳定性要好。

5、路基路面设计与施工的基本任务是什么?P7

在于以最低的代价(包括资金、材料、劳力、时间等方面)提供符合一定使用要求(即足够稳固)的路基路面结构物。

设计内容:勘察调查、路基设计、路面设计、设计方案比对

修筑内容:准备工作、路基施工、路面施工、质量控制和检验

《路基路面工程》课程教学大纲

《路基路面工程》课程教学大纲

509《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。 510【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

路基路面工程知识点复习

路基路面工程知识点复习

路基路面工程知识点复习

1、路基的概念

路基是在天然地表面按照道路的设计线形和设计断面(几何尺寸)的要求,开挖或堆填而

成的岩土结构物。

路基是路面的基础,是公路工程的重要组成部分;

路基作为路面的支承结构物,与路面共同承担交通荷载的作用;

路基必须具有足够的强度、稳固性和耐久性。

2、路面的概念

路面是路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而的层状结构物。

路面一样由面层、基层、底基层、路基组成;

路面应具有良好的稳固性和足够的强度、刚度,其表面还应满足平坦、抗滑和排水的要求;

各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面。

面层:

面层是直截了当同行车及大气接触的表面层次,它承担较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用;

因受到降雨的浸蚀和气温变化的阻碍,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固性与温度稳固性,且应耐磨、不透水;

表面还应有良好的抗滑性与平坦度

基层(基层的最下层为底基层):

要紧承担由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基,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;

基层受大气阻碍较面层小,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固性;

为保证面层平坦,它还应具有较好的平坦度。

垫层:

垫层介于基层和土基之间,它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良阻碍或爱护土基处于稳固状态;同时,也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形,并可阻止路基土挤入基层。

按其作用可分为排水层、隔离层、防冻胀层等。

路基处于下列状况的路段应设置垫层:地下水位高,排水不良,路基经常处于潮湿状态的路段;排水不良的土质路堑;有裂隙水,泉眼水等水文不良情形的岩石挖方路段;季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿路段;基层可能受污染的路段。

考虑渗流的路基力学特性影响分析

考虑渗流的路基力学特性影响分析

第37卷第2期 2 0 1 1年1月 山 西 建 筑 SHANXl ARCHITECTURE V0I.37 No.2 Jan. 2011 .131. 

文章编号:10o9—6825(2011)02-Ol31—02 

考虑渗流的路基力学特性影响分析 

吴延春刘志勇 

摘要:基于对一般路基的力学特性的分析,针对路基早期水损害,利用FLAC 有限元软件对某工程进行了数值模拟, 

研究并分析了渗流对路基的影响,指出降雨入渗引起路基表面应力增加,位移变大,应采取及时有效的排导措施。 

关键词:路基,渗流特性,力学特性,数值分析计算 

中图分类号:U416 文献标识码:A 

0 引言 

路基作为公路或铁路等的基础,而路基发生破坏的一个很重 

要的因素就是水的作用,在通常的路基设计中都只考虑到力的作 用,却忽略了水的影响 ’ 。本文针对不同工况下的路基模型进 

行了渗流场作用下的数值模拟分析,研究了几种力学条件以及降 

雨条件下的路基模型渗流与渗流场对路基力学特性的影响。 

1 工程概况 

本次研究以某高速公路路基为对象,现状该高速公路路基总 

宽约24 m,为双向四车道,设计车速为100 km/h,高程在22.8 m~ 

42.0 ITI之间。该段道路地势起伏不大,区域地貌属长江Ⅲ级阶地 

垅岗地貌。由野外钻探及室内土试验结果表明,场地在勘探深度 

6.20 m范围内,表层分布有一定厚度素填土,其下为第四系冲洪 

积成因的粘性土层(粘土及亚粘土)等。钻探期问,在部分钻孔中 

见有少量地下水,本场地的地下水类型主要为赋存于素填土层中 的上层滞水,受大气降水及地表水体渗透补给,其水位、水量随季 节变化,在丰水季节及地表水体渗透补给充分时有一定水量,无 

统一水位。 

2 FLAC 数值计算方案 

2.1 计算模型 

为了模拟渗流对非饱和路基的影响,在此选用了该高速公路 

工程中一个现状典型路基横断面作为研究对象,对其进行几种工 况下的渗流场数值模拟计算,并对其二维的渗流力学特性进行了 

路基整理

第一章 总 论

路基(Subgrade )——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,承受由路面传来的行车荷载。

路床(Roadbed )——指路面底面以下0.80m范围内的路基部分。在结构上分为上路床(0-0.30m)及下路床(0.30-0.80m)两层。

路堤(Embankment)——高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤,上路堤是指路面底面以下0.80-1.50m范围内的填方部分;下路堤是指上路堤以下的填方部分。

路堑(Cutting)——低于原地面的挖方路基。

地基(土基)(Ground) ——支撑路基的天然岩土体。

一、路基土的工程分类

1.粒组划分

2.土分类

(1)d>0.074mm按粒度成分分类

** 砂 S 粘土C 粉土 M

(2)粘性土按Ip分类

粘土Ip>17 粉质粘土10

(3)细粒土按塑性图分类

二、常见的路基用土的工程性质及其适用条件

石质土由粒径大于2mm的碎(砾)石,其含量由25%~50%及大于50%两部分组成。土的力学强度与碎(砾)石的含量、密实度和充填物的性质有关。碎(砾)石和砂的含量越高,石质土的空隙度越大,透水性强,压缩性低,内摩角大,强度高,是良好的筑路材料和地基基础。一般基岩风化碎石和山坡堆积之石质土,含粉土、粘土较多,比较松散,遇水易造成边坡的坍塌。砂土无塑性,但透水性良好,毛细水上升高度很小,具有较大的摩擦系数。采用砂土修筑路基,强度高,水稳性好。但砂土粘结性小,易于松散,车辆通过时容易产生较深车辙。为克服此一缺点,可添入适当的粘性土,以改善路基质量。粘性土透水性很差,粘聚力大,因而干时坚硬,不易挖掘。它具有较大的可塑性、粘结性和膨胀性,毛细管现象也很显著,用来筑路比粉性土为好,但不如砂性土。粘性土浸水后能比较长时间保持水分,因而承载力很小。对于粘性土,如在适当含水量时加以充分压实,并有良好的排水设施,筑成的路基也较稳定。重粘土的塑性指数与液限都很高。其工程性质与粘性土相似,但受粘土矿物成分影响较大(前已述及,含高岭土最好,伊里土次之,蒙脱土最差)。重粘土不透水,粘聚力特强,干时很坚硬,很难挖掘,膨胀性和塑性都很大。

含水率和压实度对路基填土力学特性的影响

含水率和压实度对路基填土力学特性的影响

袁俊平;詹斌;陈胜超;李康波

【期刊名称】《水利与建筑工程学报》

【年(卷),期】2013(011)002

【摘 要】路基填土的强度特性和压缩特性直接关系到路基的长期稳定性.为研究含水率和压实度对路基填土的力学特性的影响,对某路基填土进行了直剪和压缩试验,得到了不同初始含水率和压实度下土体的抗剪强度指标和压缩特性指标,讨论了粘聚力、内摩擦角和压缩系数随含水率和压实度的变化规律,并从水分变化和土体结构差异的角度分析了其影响机理.结果表明:相同含水率下,粘聚力随压实度的增大而增大;相同压实度下,粘聚力在最优含水率ωop附近有峰值,当ω>ωop时,粘聚力急剧减小.相同含水率下,内摩擦(ゐ)随压实度的增大而增大;ω<ωop时,(ゐ)随压实度的变化率较小,反之则较大.路基填土的压缩系数随压实度的增大而减小,随含水率的增大而增大.

【总页数】5页(P98-102)

【作 者】袁俊平;詹斌;陈胜超;李康波

【作者单位】河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098 【正文语种】中 文

【中图分类】U213.1

【相关文献】

1.基于最小二乘法的路基填土压实度控制方法 [J], 范长友

2.秦沈客运专线路基填土压实度质量检测方法浅谈 [J], 裴立军

3.探讨路基填土CBR值与压实度、浸水时间的关系 [J], 张新财

4.含水率及压实度对低液限粉土力学特性影响的试验研究 [J], 封喜波

高填路基力学特性数值分析与施工控制

第23卷第3期 湖南科技大学学报(自然科学版) 2008年 9月 Journal of Hunan University of Science&Technology(Natural Science Edition) V01.23 No.3 Sept.2008 

高填路基力学特性数值分析与施工控制 

阳生权,,刘星晔 ,李 亮2 

(1瑚南科技大学土木学院,湖南湘潭411201;2_中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075) 

摘要:基于高填路基的力学特性进行数值分析,通过加载和加筋与否以及不同加筋部位条件下的应力与位移分布特性分析, 阐述了高填路基施工过程中加栽、填筑施工工艺等方面的质量控制以及填筑体稳定性安全施工控制与对策.分析指出,分层辗压、 堆载v27Z:r_程荷载是高质量高填路基与安全施工控制的必要条件,且分层辗压工艺应注意不同部位位移不同特性;推荐采用中部 加筋来改善填筑体应力状态以加强高填路基的稳定性,并应在路基下部与中部铺设水平钢筋网.图5,表1,参4. 关键词:高填路基;安全控制;力学特性;数值分析 中图分类号:U213.1;U416.1 文献标识码m 文章编号:1672—9102(2008)03—0050—04 

高速公路高填路基填筑高度大,填筑周期较短, 

填挖变化频繁,山岭地带地形起伏变化较大,填筑体 

结构通常比较复杂,往往出现高陡坡路堤多、半填半 

挖路基多、坡地薄层软土处理多的施工特点与难点, 

容易导致高填路基大范围的不均匀沉降、路面深陷与 

开裂等其它质量隐患,影响行车舒适及安全,并给运 营以后的管养带来很大的困难.同时,大挖填方也存 

在滑坡等隐患,严重影响工程安全和进度.如何从施 

工工艺与参数等技术措施控制高填方工程质量与施 

工安全成为重要的研究内容n 高填路基工程的施工常采用分步填筑、分步压实 

的方式,其位移、结构内力及土层应力等随着施工阶 

段不断变化.施工过程中扰动后继续变形甚至破环, 可归结为应力场、位移场及稳定状态等方面的扰动变 

红砂岩风化土路基填料力学特性研究

道路工程Highway Engineering 红砂岩风化土路基 填料}力学 ’~ … 一’…一——…——~——… —— {特性研究 廖明红,王 轶 (江西省赣南公路勘察没计院,江西赣州341000) 摘要:红砂岩风化土比较松散,颗粒较均匀,粘聚力较小。红砂岩)L-fb:t.常作为路基填料,且具有特有的力学性质。选 择赣南地区有代表性的红砂岩风化土,对其进行颗粒级配、界限含水率,最大干密度等试验,在此基础上进行了红砂岩风化土 的回弹模量、固结试验和CBR试验。采用图表与回归分析相结合的方法分析了红砂岩风化土的单位压力一回弹变形、压力~ 压缩模量、单位压力一贯入量等性质,对红砂岩风化土作为高等级公路路基填料的施工和质量控制具有重要的指导意义 关键词:路基:红砂岩风化土.力学特性 中图分类号:U416.1 文献标识码:B 文章编号:1002-.-4786(2011)22-.-0096-.-04 Study on Mechanical Properties of Weathered Red Sandstone Soil as Subgrade Filler HAO Ming-hong,WANG Yi (Jiangxi Province Gannan Hi way Smwey&Designing Institute,Ganzhou 341000,China) Abstract:Weathered red sandstone soils are more loose and its particles are more homogeneouS and 1ess cohesion.Weathered red sandstone soils are often used as subgrade filler and have unique meehtanical Droperties. It selects a representative weathered red sandstone soil from Southern Jiangxi to make experiments on its pattic1e size distribution.,boundary water content and maxlmam dry density.On the basis of experiments.the modu]1us of resihenee test,consolidation test and CBR test are carried on.Using charts and regression analy ds metho ̄ds.the unit pressure一-rebound deformation,the pressure—compression modulus,,the unit pressure一-penetration capacity of weathered red sandstone soils are analyzed.It is of great guiding significance to using weathered red sandstone sotl as a kind of high—grade road subgrade filler and its quality contro1. Key words:subgrade;weathered red sandstone soft;meehanieal properties 价,这也为今后的实际工程提供了一种实用参考。 参考文献 [1]何光春.加筋土T程设计与施工[M】.北京:人民 交通出版社.2000. [2]凌天清.公路支挡结构[M].北京:人民交通出版 社.2006. 【3]R B J Brinkgreve.PLAXIS 2D—Nersion 8 Refere— nee Manual[M].Netherlands:A A Balkema Publishe—. rs,2002. [4】李叶根.不考虑面板作用情况下的加筋挡土墙 96 I交通标准化 稳定性研究lJ】.天津科技,2007,(3):68—70. 【5】J可015~91,公路加筋土工程设计规范[s1. [6]王佳运.基于ANSYS加筋土挡墙有限元分析[D1 西安:长安大学,2005. 作者简介:胡燕红(1983一),女,助理52程师,主要从事道 路交通设计工作;韩冬(1983一),男,硕士研究生,主要研 究方向为路基路面工程。 收稿日期:2011—03—22

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