1、School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a1路基路面工程路基路面工程Pavement Engineering国家精品课程国家精品课程东南大学东南大学 道路与铁道工程道路与铁道工程 国家重点学科国家重点学科Highway and Railway Engineering,National Key Discipline东南大学交通学院东南大学交通学院路基路面工程教学小组路基路面工程教学小组Tel:025-8379 5184a2第二章第二章路基土的特性及设计参数路基土的特
2、性及设计参数东南大学交通学院东南大学交通学院路基路面工程教学小组路基路面工程教学小组Tel:025-8379 5184School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a3主要内容主要内容第一节第一节 路基土的分类及工程特性路基土的分类及工程特性第二节第二节 路基水温状况及干湿类型路基水温状况及干湿类型第三节第三节 路基的力学强度特性路基的力学强度特性第四节第四节 路基的承载能力及材料参数路基的承载能力及材料参数School of Transportation Southe
3、ast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a4第一节第一节 路基土的分类及工程特性路基土的分类及工程特性u核心内容核心内容路基土的分类路基土的分类路基土的工程性质路基土的工程性质路基填料的选择路基填料的选择a5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、沉积搬运、沉积 风化风化岩石岩石地球土土地球形成过程形成过程形成条件形成条件物理、力学物理、力学性质性质影响影响第一节第一节 路基土的分类及工程特性路基土的分类及工程特性School of Transportatio
4、n Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a61 1、路基土的分类、路基土的分类u不同粒组的划分界限及范围不同粒组的划分界限及范围其中：以其中：以60mm作为作为粗粒组与巨粒组粗粒组与巨粒组的分界；的分界；以以0.075mm作为作为细粒组与粗粒组细粒组与粗粒组的分界；的分界；2mm是是粗粒组中的砾与砂粒粗粒组中的砾与砂粒的区分界限；的区分界限；0.002mm是是粘粒与粉粒粘粒与粉粒的区分界限。的区分界限。School of Transportation Southeast University，China 东南
5、大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a7我国公路用土分类包括巨粒土、粗粒土、细粒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，计土和特殊土四类，计12种种。1 1、路基土的分类、路基土的分类School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a8不均匀系数不均匀系数Cu 和曲率系数和曲率系数Cc1 1、路基土的分类、路基土的分类School of Transportation Southeast University，China 东南大学
6、道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a9土的基本代号土的基本代号1 1、路基土的分类、路基土的分类School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a10土类区分的依据土类区分的依据一般以主成分粒组进行定义，控制一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组主成分粒组的比例在的比例在50%以以上，而特殊土则分为上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土和、盐渍土和冻土冻土，前三者按前三者按特殊塑性图特殊塑性图上的位置定名，上的位置定
7、名，盐渍土盐渍土按含盐百分率分类。按含盐百分率分类。碎石在土类中的位置碎石在土类中的位置碎石是人工开采的土类，一般与砾相近。碎石是人工开采的土类，一般与砾相近。1 1、路基土的分类、路基土的分类巨粒土和粗粒土巨粒土和粗粒土粒组含量粒组含量级配指标级配指标细粒土细粒土塑性图塑性图School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a11u1）巨粒土）巨粒土试样中巨粒组粗颗粒试样中巨粒组粗颗粒(大于大于60mm的颗粒的颗粒)质量多于总质量多于总质量质量15%的土称为巨粒土。如果巨
8、粒组土粒质量少的土称为巨粒土。如果巨粒组土粒质量少于或等于总质量于或等于总质量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。或细粒土的相应规定分类定名。巨粒土巨粒土1、路基土的分类、路基土的分类School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a121、路基土的分类、路基土的分类u2）粗粒土）粗粒土试样中粗粒组含量大于试样中粗粒组含量大于50%的土称为粗粒土，粗粒的土称为粗粒土，粗粒土分砾类土和砂类土二种；土分砾类土和砂类土二种；砾粒
9、组砾粒组(2mm-60mm的颗粒的颗粒)质量多于砂粒组质量的土称为质量多于砂粒组质量的土称为砾类土。砾类土。砾粒组砾粒组(2mm-60mm的颗粒的颗粒)质量少于或等于砂粒组质量的质量少于或等于砂粒组质量的土称为砂类土。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东南大学道路与铁道工程国家重点学科a13粗粒土粗粒土1、路基土的分类、路基土的分类粗粒土粗粒土School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学
10、科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a14u3）细粒土）细粒土细粒组细粒组(小于小于0.075mm的颗粒的颗粒)质量不小于总质量质量不小于总质量50%的土总称为细粒土。的土总称为细粒土。细粒土应按其在塑性图（低液限细粒土应按其在塑性图（低液限wL50%；高液限；高液限wL50%）中的位置确定土名称。）中的位置确定土名称。细粒土塑性图细粒土塑性图1、路基土的分类、路基土的分类School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a15细粒土细粒土1、路基土的分类、路基土的分类u3
11、）细粒土）细粒土School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a161、路基土的分类、路基土的分类特殊土塑性图特殊土塑性图u特殊土特殊土包括黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和冻土。包括黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和冻土。黄土、膨胀土和红黏土按黄土、膨胀土和红黏土按特殊土塑性图特殊土塑性图定名。定名。黄土：低液限黏土（黄土：低液限黏土（CLY），分布范围大部分在），分布范围大部分在A线以上，且线以上，且wL50%；红黏土：高液限粉土（；红黏土：高液限粉土（MHR），分布范围大
12、部分在），分布范围大部分在A线以下，且线以下，且wL55%。盐渍土分类表盐渍土分类表 冻土分类表冻土分类表School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a17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：的土类采取不同的工程技术措施：级配良好的砾石混合料级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料是良好的路基路面材料；巨粒土巨粒土是良好的路基材料；是良好的路基材料；砂性土砂性土是施工效果
13、最优的路基建材；是施工效果最优的路基建材；粘性土粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材；是较常见、效果也较好的路基路面建材；2 2、路基土的工程性质、路基土的工程性质School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a183、路基填料的选择、路基填料的选择u路基填料路基填料路基填料指的是路堤施工中的填方筑路材料。路基填料指的是路堤施工中的填方筑路材料。u填料选择要求填料选择要求路基填料应选择强度高、水稳性好、压缩性小，且路基填料应选择强度高、水稳性好、压缩性小，且运输便利
14、、施工方便的天然土源。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路基填料选择依据的指标是CBR值。值。u公路工程中常见的填料类型公路工程中常见的填料类型漂石、卵石（巨粒土）与粗砾石漂石、卵石（巨粒土）与粗砾石土石混合料土石混合料砾类土、砂类土砾类土、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东南大学道路与铁道工程国家重点学科a19第二节第二节 路基的水温状况与干湿类型路基的水温状况与干湿类型u核心内容核心内容路基湿度的来源路基湿度的来源大气湿度及其对路基水温状况的影响大气湿度及其对
15、路基水温状况的影响路基干湿类型路基干湿类型路基土的基质吸力与饱和度路基土的基质吸力与饱和度School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a201、路基湿度的来源、路基湿度的来源School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a211、路基湿度的状况、路基湿度的状况路基水的来源路基水的来源原始土原始土具有的自然含水量，路基水的主要来源有：具有的自然含
16、水量，路基水的主要来源有：大气降水；大气降水；地面水；地面水；地下水；地下水；毛细上升水；毛细上升水；水蒸汽凝结水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水薄膜移动水 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a222、大气温度及其对路基水温状况的影响、大气温度及其对路基水温状况的影响路基路基水温水温状况及其变化状况及其变化路基路基水温水温状况是状况是湿度与温度变化对路基产生的共同影响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，最典型的是地下水与温度
17、共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀路基冻胀与与翻浆现象翻浆现象。冻胀丘冻胀丘 Pingo热融热融thaw路基冻胀School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a232、大气温度及其对路基水温状况的影响、大气温度及其对路基水温状况的影响温度造成温度造成路基体路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；温度造成温度造成水泥砼路面水泥砼路面的温度应力及条块分割；的温度应力及条块分割；温度造成温度造成沥青混凝土路面沥青混凝土路面的塑性变
18、形累积及低温开裂的塑性变形累积及低温开裂。路面开裂路面开裂School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a243 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型路基的干湿状态路基的干湿状态 路基分为四种干湿状态：路基分为四种干湿状态：干燥、中湿、潮湿和过湿干燥、中湿、潮湿和过湿路基干湿状态的要求路基干湿状态的要求 一般要求处于一般要求处于干燥或中湿干燥或中湿状态状态路基干湿类型的划分指标路基干湿类型的划分指标-稠度稠度 以分界稠度以分界稠度 c1、c2、c3作为划分指标作为划分指标
19、路基干湿类型的最新划分指标建议路基干湿类型的最新划分指标建议 以以土的基质吸力土的基质吸力作为划分指标作为划分指标)()(PLLcwwwwwSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a253 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型各自然区划路基干湿分界稠度各自然区划路基干湿分界稠度下页续表2-7 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a2
20、6各自然区划路基干湿分界稠度各自然区划路基干湿分界稠度接上页3 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a27 3 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型老路：求算老路：求算平均稠度平均稠度，查表确定干湿类型，查表确定干湿类型原有道路的土基以下原有道路的土基以下80cm范围内的平均稠度范围内的平均稠度 ，应在不利季节测定。如当地有非不利季节与不利季节应在不利季节测定。如当地有非不利季节与不利季节的路基湿度换算关系时，可在非不利季节测定
21、，再换的路基湿度换算关系时，可在非不利季节测定，再换算为不利季节的数值使用。算为不利季节的数值使用。nwwnicic1cwSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a283 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型路基干湿类型的划分标准路基干湿类型的划分标准表表2-7路基极不稳定，冰冻区春融翻路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区弹簧，路基经处浆，非冰冻区弹簧，路基经处理后方可铺筑路面，路基高度理后方可铺筑路面，路基高度过湿过湿路基上部土层处于地下水或地路基上部土层处于地
22、下水或地表积水毛细影响区内，路基高表积水毛细影响区内，路基高度度潮湿潮湿路基上部土层处于地下水或地路基上部土层处于地下水或地表水影响的过渡带区内，路基表水影响的过渡带区内，路基高度高度中湿中湿路基干燥稳定，路面强度和稳路基干燥稳定，路面强度和稳定性不受地下水和地表积水影定性不受地下水和地表积水影响。路基高度响。路基高度 干燥干燥一般特性一般特性路基平均稠度 与分界相对稠度的关系路基干湿类型路基干湿类型1ccww1HHcw12cccwww23cccwww3ccww21HHH32HHH3HHSchool of Transportation Southeast University，China 东南
23、大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a291ccww12cccwww23cccwww3ccww3 3、路基的干湿类型、路基的干湿类型新路：以新路：以路基临界高度路基临界高度为判别标准为判别标准 与分界稠度相对应的路基与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位离地下水位或地表积水水位的高度称为的高度称为路基临界高度路基临界高度H H。即：即：H H1 1相对应于相对应于w wc1c1，为干燥和，为干燥和中湿状态的中湿状态的分界标准分界标准；H H2 2相对应于相对应于w wc2c2，为中湿与，为中湿与潮湿状态的潮湿状态的分界标准分界标准；H H3 3相对应于相对应
24、于w wc3c3，为潮湿和，为潮湿和过湿状态的过湿状态的分界标准分界标准。3cw1cw2cww图图 路基临界高度与路基干路基临界高度与路基干湿类型湿类型H1、H2、H3见表见表2-9School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a304 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度u路基湿度设计状态路基湿度设计状态路基湿度路基湿度平衡湿度状况平衡湿度状况竣工竣工23年年路基实际的设计状态路基实际的设计状态平衡湿度状况，与回弹模量室内试平衡湿度状况，与回弹模量室
25、内试验条件不完全一致验条件不完全一致,因此：因此：路基湿度设计状态路基湿度设计状态回弹模量室内试验条回弹模量室内试验条件湿度（标准状态）件湿度（标准状态）平衡湿度状态下的路基回弹模量平衡湿度状态下的路基回弹模量=标准条件下的模量标准条件下的模量 湿度调整系数湿度调整系数(TMI)(TMI)School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a314 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度u采用基质吸力指标的原因采用基质吸力指标的原因采用平均稠度指标作为路基湿度
26、评价指标，虽然综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。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。度不能全面反映路基土的工作状态。)()(PLLcwwwww0)(PLwwSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a324 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱
27、和度u重力含水率重力含水率(w)、体积含水率、体积含水率(w)和饱和度和饱和度(S)Gs和和d一定时，三者均能有效表征路基湿度状况。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，湿度变化导致土体体积变化，w不变而不变而S和和w发生变发生变化，化，S和和w表征路基湿度实际情况，故均可采用，因表征路基湿度实际情况，故均可采用，因 S直观，直观，采用饱和度采用饱和度S作为路基湿度的评价指标。作为路基湿度的评价指标。11ddwsswSSGdwwwswSGe11swswdsdwwSG三者三者关系式关系式School of Transportation Southeast Univers
28、ity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a334 4、路基土的基质吸力与饱和度、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基于非饱和土力学中土水特性曲线理论预估路基湿度u土的基质吸力与饱和度之间关系土的基质吸力与饱和度之间关系如何确定如何确定基质吸力？基质吸力？School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a3401002003004005006007000.010.020.030.040.05
29、0.0地下水位(m)基质吸力(kPa)4 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度 基质吸力影响因素基质吸力影响因素路基相对高度大于路基相对高度大于12m时，路基土基质吸力主要与气候指标时，路基土基质吸力主要与气候指标相关，包括相关，包括平均相对湿度、降雨天数和平均相对湿度、降雨天数和TMI。School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a354 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度 建立建立TMI-wPI基质吸力基质吸力hm(kPa)预
30、估模型预估模型 参数标定参数标定/TMIm h mwhye地下水位控制的基质吸力预估模型地下水位控制的基质吸力预估模型气候因素控制的基质吸力预估模型气候因素控制的基质吸力预估模型School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a364 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度u基质吸力预估模型回归参数基质吸力预估模型回归参数wPI00.300419.07133.4515.00.50.300521.50137.3016.050.300663.50142.501
31、7.5100.300801.00147.6025.0200.300975.00152.5032.0500.3001171.20157.5027.8School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a37第三节第三节 路基的力学强度特性路基的力学强度特性u核心内容核心内容路基受力情况路基受力情况路基工作区路基工作区路基土的受力特性路基土的受力特性重复荷载对路基土的影响重复荷载对路基土的影响a3825.21DZpz路基自重应力：路基自重应力：路基任意点：路基任意点：ZB一、路基
32、受力情况一、路基受力情况BZ车轮荷载应力：车轮荷载应力：1）均布荷载）均布荷载 2）集中荷载）集中荷载0.5K ,2一般ZPKZa39在路基某一深度在路基某一深度Za处，当处，当车轮荷载引起的垂直应力车轮荷载引起的垂直应力与与路基土路基土自重引起的垂直应力自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为相比所占比例很小，仅为1/101/5时，时，该深度该深度Za范围内的路基称为路基工作区。范围内的路基称为路基工作区。概念：概念：该深度该深度Za随车辆荷载增大而随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。的增加而减小。工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。工作区内：强
33、度、稳定性重要，压实度提高。讨论工作区？讨论工作区？对模量不同的路面结构对模量不同的路面结构，应将，应将路面折算为与路基同一性质的路面折算为与路基同一性质的整体后，再进行计算。整体后，再进行计算。5.2011EEhhinii要求：要求：二、路基工作区（二、路基工作区（work zone）School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a40二、路基工作区（二、路基工作区（work zone）u路基工作区深度路基工作区深度u公路设计标准车：黄河公路设计标准车：黄河JN150
34、-后轴重后轴重100KN，压力，压力0.707MPa0.5K,3一般KnPZaSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a41三、路基土的受力特性三、路基土的受力特性u1、土的非线性特性、土的非线性特性路基土的应力路基土的应力应变关系除了非线性特性之外，还应变关系除了非线性特性之外，还表现出弹塑性性质。表现出弹塑性性质。School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道
35、路与铁道工程国家重点学科a42三、路基土的受力特性三、路基土的受力特性u2 2、路基土应力路基土应力应变状态评定应变状态评定-模量模量 lpaEr002021lpaEr a41020 lpaE214020路基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线路基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线（a）柔性承载板）柔性承载板 （b）刚性承载板）刚性承载板 p rPr 2 p rpaar1222School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a43三、路基土的受力特性三、路基土的受力特性u2
36、 2、路基土应力路基土应力应变状态评定应变状态评定-模量模量压实试验曲线压实试验曲线 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a44三、路基土的受力特性三、路基土的受力特性u2 2、路基土应力路基土应力应变状态评定应变状态评定-模量模量（1 1）初始切线模量）初始切线模量应力值为零时的应力应力值为零时的应力-应变曲线的正切，如图应变曲线的正切，如图，代表加荷开始时土的应力，代表加荷开始时土的应力-应变关系。应变关系。（2 2）切线模量）切线模量某一应力级位处应力某
37、一应力级位处应力-应变曲线的斜率，如图，应变曲线的斜率，如图，反映土在该级位应力反映土在该级位应力-应变变化的精确关系。应变变化的精确关系。（3 3）割线模量）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，反映在该应力级范围内的应力线的斜率，如图，反映在该应力级范围内的应力-应变关系的平均情应变关系的平均情况。况。（4 4）回弹模量）回弹模量应力卸除阶段应力应力卸除阶段应力-应变曲线的割线模量，如图应变曲线的割线模量，如图，反映土在回弹变形范围内的应力，反映土在回弹变形范围内的应力-应变关系的平均情况。应变关系的平均情况。Sch
38、ool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a45三、路基土的受力特性三、路基土的受力特性u3、土基的流变性质、土基的流变性质 Rheological property土的变形随时间变化的关系。土在荷载作用下的变形不仅土的变形随时间变化的关系。土在荷载作用下的变形不仅与荷载大小有关，而且还与荷载作用的持续时间有关，是与荷载大小有关，而且还与荷载作用的持续时间有关，是一种具有流变性质的材料。一种具有流变性质的材料。School of Transportation Southe
39、ast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a46四、重复荷载对路基土的影响四、重复荷载对路基土的影响u随着作用次数的增加，产生塑性变形的积累，总变形随着作用次数的增加，产生塑性变形的积累，总变形量逐渐增大。量逐渐增大。School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a47第四节第四节 路基的承载能力及材料参数路基的承载能力及材料参数u核心内容核心内容路基的承载力参数路基的承载力参数路基材料参数路基材料参数
40、试试 件件荷载传感器荷载传感器活塞杆活塞杆 球座球座 钢球钢球外置外置LVDTLVDT托架托架活塞套管活塞套管三轴室三轴室系杆系杆试件底座试件底座O形环形环试件顶盖试件顶盖多孔透水石多孔透水石真空引管真空引管重复荷载加载器重复荷载加载器多孔透水石多孔透水石橡皮膜橡皮膜School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a48一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（1）土基回弹模量）土基回弹模量 resilient modulus of subgrade回弹模量回弹模量能较好
41、地反映土基所具有的部分弹性性质，可以能较好地反映土基所具有的部分弹性性质，可以用回弹模量表示土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质用回弹模量表示土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。我国公路水泥混凝土路面、沥青路面设计方法都以回弹。我国公路水泥混凝土路面、沥青路面设计方法都以回弹模量模量E作为土基的刚度指标作为土基的刚度指标 lpaEr002021lpaEr a41020 lpaE214020 p rpaar1222School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a49一、
42、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（2）土基回弹模量测试）土基回弹模量测试测定时宜采用逐级加载测定时宜采用逐级加载卸载法卸载法（直径（直径30.4cm的板）的板）。每一。每一级荷载经过加载和卸载，取得稳定的回弹弯沉之后，再加下一级荷载经过加载和卸载，取得稳定的回弹弯沉之后，再加下一级荷载，如此施加级荷载，如此施加n级荷载后，即可点绘出荷载级荷载后，即可点绘出荷载-弯沉曲线。弯沉曲线。在多数情况下，试验曲线呈非线性。在确定模量时，可以根据在多数情况下，试验曲线呈非线性。在确定模量时，可以根据土基实际受的土基实际受的压力范围压力范围或可能产生的或可能产生的弯沉范围弯沉范围在曲线上取值。在曲线上取
43、值。路面设计中，按路面设计中，按1mm线性归纳法线性归纳法来确定土基的回弹模量。来确定土基的回弹模量。niiniilpaE1120012School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a50一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（3）地基反应模量）地基反应模量 reaction modulus of subgrade文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程师文克勒文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程师文克勒(Winkler)1876年提出的，其基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作
44、用于该点年提出的，其基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作用于该点压力压力p成正比，而与相邻点处压力无关。成正比，而与相邻点处压力无关。直径直径76cm76cm的刚性板测定。当的刚性板测定。当地基较软弱地基较软弱时，时，取取l=0.127cm时相对应的压力时相对应的压力p计算地基计算地基反应模量；当反应模量；当地基较为坚硬地基较为坚硬时，取单位压时，取单位压力力p=0.07MPa时相对应的弯沉值时相对应的弯沉值l计算计算地基反应模量。地基反应模量。N/m3 MPa/m lpk School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道
45、工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a51一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（4）加州承载比）加州承载比CBR California Bearing Ratio加州承载比加州承载比CBR是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。材料承载能力的试验方法。承载能力承载能力以材料抵抗局部荷载以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示，以相对值的百分数表示CBR值。值。%1000ppCBR School of Transportat
46、ion Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a52一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数u（4）加州承载比）加州承载比-常用路基土的常用路基土的CBR值值 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a53一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数u（4）加州承载比）加州承载比-路基土的路基土的CBR要求值要求值School of Transportation Southeast U
47、niversity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a54一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（5）土基的设计参数的确定）土基的设计参数的确定我国在测定土基回弹模量时，常采用直径我国在测定土基回弹模量时，常采用直径30.4cm的刚性承载板的刚性承载板用加载卸载的试验方法。试验通常在不利时期进行，并取有用加载卸载的试验方法。试验通常在不利时期进行，并取有84.1概率概率的回弹模量值作为土基回弹模量的计算值。规范给的回弹模量值作为土基回弹模量的计算值。规范给出我国土基回弹模量设计参数选用建议值。出我国土基回弹模量设计参数选用建议值。土基回弹模量与
48、土基回弹模量与CBR的关系一直是世界各国在路基土研究中比的关系一直是世界各国在路基土研究中比较关心的内容。根据试验给出了国内外部分较关心的内容。根据试验给出了国内外部分土基回弹模量与土基回弹模量与CBR的关系的关系，设计是可以根据实际参考选用。，设计是可以根据实际参考选用。CBRE1000ECBRE500E64.00)(6.17CBRE 0ECBRE5.100资料来源资料来源关系式关系式附注附注壳牌石油公司壳牌石油公司为为动弹性模量动弹性模量为为静弹性模量静弹性模量英国英国TRRL为为动弹性模量动弹性模量美国地沥青协会法美国地沥青协会法 AI为为动弹性模量动弹性模量School of Tran
49、sportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a55一、路基的承载力参数一、路基的承载力参数（6）土基设计参数的取值）土基设计参数的取值School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a56二、路基材料参数二、路基材料参数u（7）路堤填土的强度参数的）路堤填土的强度参数的c，值值 路堤填土采用的强度指标路堤填土采用的强度指标三轴不排水三轴不排水示意图示意图三轴固结三轴固结不排
50、水不排水示意图示意图School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a57二、路基材料参数二、路基材料参数u（8）岩体边坡的强度参数的）岩体边坡的强度参数的c，值值结构面抗剪强度指标准值结构面抗剪强度指标准值NoImage边坡岩体内摩擦角折减系数边坡岩体内摩擦角折减系数School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科a58小组讨论小组讨论（1）路及工
