1、基础工程基础工程(本科本科)全册配套全册配套 完整教学课件完整教学课件 一、道路工程发展概况一、道路工程发展概况 涉及道路工程（公路、城市道路、机场道路）的设计，道路材料， 道路的施工养护管理的一门科学。（路线设计、路基和路面） The subject which mainly are concerned with the design of highway、urban street road、airport ground, and with the road material, road construction、the management of road maintenance and
2、rehabilitation . 1 道路工程的概念道路工程的概念 序 言 开始于商代（ beginning with the Shang Dynasty） natural-soil road for carriage or walking for human 初步发展阶段（ initial developing stage） 20世纪1949（公路13万公里） 稳定发展阶段（stable developing stage） 19491980 高速公路飞速发展阶段（high speed developing stage） 1980-现在 99年达130万公里 汽车数量135万（1978）132
3、6万（1998） 高速公路2.52万公里，列世界第二。 计划：计划：2010年实现五纵七横年实现五纵七横 2020年公路里程达年公路里程达200公里，高速公路达公里，高速公路达10万公里万公里 2 发展历史和建设规划发展历史和建设规划 纵向 编号 起终地 千米数 五 纵 1 同江三亚 5700 2 北京福州 2540 3 北京珠海 2310 4 二连浩特河口 3610 5 重庆湛江 1430 横向 编号 起终地 千米数 七 横 1 绥芬河满州里 1280 2 丹东拉萨 4590 3 青岛银川 1610 4 连云港霍尔果斯 3980 5 上海成都 2770 6 上海瑞丽 4090 7 衡阳昆明
4、1980 材料、岩土工程、结构分析、机电工程，量测，管理。 The material 、geotechnical 、structure analyses、machinery engineering ,measurement、management science. 3路基路面工程涉及的学科和学习方法路基路面工程涉及的学科和学习方法 第一篇 路基工程 内容提要 第一章 路基工程总论 第二章 路基的强度和稳定性 第三章 一般路基设计 第四章 路基边坡稳定性分析 第五章 路基排水设计与计算 第六张 路基防护与加固 第七章 挡土墙设计 第八章 路基施工 路面结构层 Pavement structure
5、人工填筑路基 Filled subgrade 天然土基 Natural basement 第一章第一章 路基工程总论路基工程总论 1.1 路基工程特点 1 路基的基本概念 2 路基工程的特点 工程量大(earthwork) 微丘区(hill)：8000-16000m3/ km2 重丘区(montain)：20000-60000 m3/ km2 造价高(high investment) 占公路总投资的2545，个别山区65 技术复杂(complicated technique) 3 路基设计的内容 沿线勘察和资料收集：地质、水文、地形地貌 路基横断面设计 排水设计 路基防护与加固设计 路基附属设
6、施设计（取土坑、弃土堆） 1.2 路基的常见病害及对路基的基本要求 1 路基沉陷路基沉陷(the subsidence of subgrade) 原因分析： 路基土压缩 地基为软土 施工质量：压密（compaction）不够、增筑方法不合理 路基散塌 路基沉陷 路基收缩 shrinkage(contract) scattered collapse 一、常见病害 2 边坡滑塌边坡滑塌(slope sliding) 溜方 滑坡（土坡稳定性） 路堑边坡失稳 （流水冲刷、施工） 3 碎落和崩塌碎落和崩塌(crumbling and collapse) 4 路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动 二、路基病害防治
7、 设计合理的横断面形式 填料的选择 施工方法（压实度的控制） 排水设计合理 边坡防护与加固 三、对路基的基本要求 1 路基的整体稳定性 2 强度要求 3 水温稳定性 1.3 影响路基稳定性因素 自然因素(natural factors) 1 地理条件（geographical condition） 平原-丘陵山岭 plain -drainage is the key problem hill and mountain slope stability 2 地质条件 土质、岩土类型、构造、岩溶、滑坡等到不良地质现象 3 气候 气温、降水、温度、冻胀等 4 水文及水文地质条件 人为因素(artifi
8、cial factors) 1 载荷 （静载、动载）static load and dynamic load 2 路面结构、路基(pavement and subgrade) 3 施工和养护（construction and maintenance） 第二章第二章 路基的强度和稳定性路基的强度和稳定性 2.1 路基土的分类及工程性质 细粒组（d0.074mm）：(fine grain group) 粉 粒 （0.0740.002mm） 粘 粒 （60mm）(giant grain group) 卵石(pebble)（60-200mm） 漂石(boulder)（200mm） 一、粒组的划分（一、
9、粒组的划分（division of soil particle-size group） 路基土的分类 巨粒土( giant-grain soils ) 漂石 （d200mm 50%） 卵石 （d200 50%） 砾类土（2-60mm 50%） 细粒土：50% 粉质土silty soils 粘质土（clay soils） 有机土(organic soils) (有机质含量超过20%) 特殊土(special soils) 黄土(loess) 膨胀土 (expensive soils) 红粘土 (red clay) 冻土(frozen soils) 二、土的类型二、土的类型 关于细粒土的进一步分类
10、关于细粒土的进一步分类 一区： CH: 高液限粘土 high liquid limit clay (high L.L clay) CHO：有机高液限粘土 organic high L.L clay 二区： MH： 高液限粉土(high L.L fine soils) MHO：有机质高液限粉土(organic high LL fine soils) 三区： ML： 低液限粉土(low L.L fine soils) MLO： 有机质低液限粉土(organic low L.L fine soils) 四区： CL：低液限粘土(low L.L clay) CLO：有机质低液限粘土（organic l
11、ow L.L clay） 举例说明： GW-C 微含粘土很好级配砾石 CIS+B 含漂石和砂中液限粘土 材料符号：材料符号： Ba 块石 G 砾 F 粗粒土 B 漂石 Ga 角砾 C 粘粒 Cb 卵石 S 砂 M 粉粒 Cba 小块石 O 有机质 符号：符号： 表示级配情况的符号：表示级配情况的符号： W 良好级配fine grading P 不良级配 bad - Pu 均匀级配uniform- Pg 阶段级配 stage- 表示液限情况的符号：表示液限情况的符号： V 很高液限 H 高液限 I 中液限 L 低液限 路基土的工程性质 漂石（块石）漂石（块石）、卵石属于巨粒，强度和稳定性很高，是
12、填路基的好材料， 注意边坡值的选用。 砂土砂土 无塑性，透水性强，毛细上升高度很小，具有较大的内摩擦系数， 强度和稳定性都比较好。但不容易压实。 砂性土砂性土 既含有一定的粗颗粒，也含有一定的细颗粒，使路基土既具有足 够的强度和水稳定性，又有一定的粘结性 ，因此砂性土是修筑路基的理 想材料。 粉性土粉性土 粉土颗粒含量较多，易吸水，毛细作用强烈，上升速度快，容易 引起冻胀、翻浆。在修路的材料中它是最差的一种，一般属于有害的路 基用土。 粘性土粘性土 它的细颗粒比重大，内摩擦角小，但粘接力大，透水性小。这种 土经充分压实和采取很好的排水措施，筑成的路基也能稳定。 重粘土重粘土 它的工程性质与粘性
13、土相似，但其所含黏土矿物成分不同而不同。 2.2 路基的水温状况和干湿类型 一路基湿度的来源一路基湿度的来源(the origin of the ) 路基强度=f材料、施工质量、湿度、大气湿度对湿度的影响 湿度来源：大气降水、地面水、地下水、毛细水（capillary water） （地下水：重力水毛细水、薄膜水） (moisture and temperature status of subgrade) 边沟地面水 大气降水 地下水 二大气温度对路基水温状况的影响二大气温度对路基水温状况的影响 三路基的干湿类型三路基的干湿类型 温度差下，水由热处向冷处移动（冻胀性） the groundwa
14、ter usually move in the direction of higher temperature areas to the lower temperature areas on the action of temperature difference 如冻胀现象，可解释及移动机理 L c Lp ww w ww 干湿类型：干燥，中湿，潮湿，过湿 (frigid, mid-damp damp over-damp) 划分的依据：稠度( moisture content)consistency 1 0 1 pc Lc c www www w 路基土处于半固体或硬塑状态 路基土处于流动或流
15、塑状态 02 1级 过湿 K=1.52 2级 中湿 K=1.51 3级 K= 三级区 是在二级区内划分为更细的级区，由地方自行划定。 中国公路自然区划 目前只划分到二级区。 1-6 路基水温状况及干湿类型路基水温状况及干湿类型 1-7 路面结构及层位功能路面结构及层位功能 1-8 路面等级及分类路面等级及分类(pavement grading and classification) 路基路面工程 于于 玲玲 目录目录 绪绪 论论 道路风景欣赏道路风景欣赏 第一章第一章 路基路面路基路面 第二章第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质行车荷载、环境因素、材料的力学性质 第三章第三章 路基基本概
16、念路基基本概念 第四章第四章 路基边坡稳定性设计路基边坡稳定性设计 第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计 第六章第六章 路面基本概念路面基本概念 第七章第七章 石料、稳定土与工业废渣路面及基层石料、稳定土与工业废渣路面及基层 第八章第八章 沥青类路面沥青类路面 第九章第九章 沥青路面设计沥青路面设计 第十章第十章 水泥砼路面水泥砼路面 图 片 2 图 片 3 图 片 4 图 片 5 北京道路风光 图 片 6 北京道路风光 图 片 7 图 片 8 图 片 9 图 片 10 图 片 11 图 片 12 绪 论 一、我国公路发展情况 1991年“八五”计划用30年左右的时间建成12条长 度约3.5万千
17、米的“五纵七横”国道主干线。 2000年12月31日，全国总里程达到167.98万千米，全 国共有公路桥梁27.88万座，1031.20万延米；公路隧道 1678处，62.43万延米；全国公路密度为17.5km/百平方公 里. 十五”计划，公路方面重点建设“一个系统三个网 络”。即国道主干线系统，区域干线公路网络，县乡公路 网络，公路运输服务网络。 到2005年，全国公路总里程达到160万公里。其中 高速公路超过2.5万公里，二级以上公路里程达到28万公 里，公路密度达到每百平方公里16.7公里，全国99.5%的 乡镇和93%的行政村通公路。 到2000年底中国高速公路里程达到1.6万公里，
18、位居世界第三位。中国用10年的时间走过了其他国 家一般需要40年的发展里程。 各国公路总里程排行表（单位：公里） 我国路面发展的三个阶段 第一阶段： 恢复原有公路和加快建设一些干线公路，解决通车 问题。 代表性的正规路面：泥结碎石和级配砾石路面。 第二阶段： 公路里程迅速增长的同时，改善路面的行车质量， 增加车速，减轻养护。出现渣油表处路面（低级，能 阻止路面材料和土基中水分的蒸发）。 援外工程中广泛采用： 水泥稳定沙砾（土）基层（赞比亚、苏丹） 级配碎石基层（索马里、马达加斯加） 填隙碎石基层（索马里、尼泊尔） 第三阶段： 提高路线和路面等级，改建和新建高速公路。 代表路面：半刚性基层路面。
19、 最新由于交通量轴载的明显增大，沥青路面早 损对沥青路面上行车的安全和降低噪音提出了更 高要求。一些新的表面层结构和新的沥青混合料 面层在欧洲出现并推广。如多空隙沥青混凝土， 开级配磨耗层，碎石沥青砂胶混凝土（SMA）。 半刚性路面：将用水硬性结合料处治层的沥青 路面正式命名为半刚性路面。 第一章 总论 第一节 对路基路面的要求 第二节 路基路面的构造 第一章第一章 总论总论 第一节 对路基路面的要求 一、对路基和路面的使用要求： 路基路面是道路的主要工程结构物。 路基在地表按照道路的线型（位置）和断面（几 何尺寸）的要求开挖或者堆填而成的岩土结构物。 路面在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑
20、而 成的层状结构物。 现代化的汽车运输，不仅要求道路能全天侯通行，而且 要求车辆能以一定的速度安全舒适而经济地在道路上行驶， 要求道路提供良好的行驶条件和服务水平。 （一）对路基的要求： 路基是路面的支撑结构物，对路面的使用性能有重要影 响。 1 、整体稳定 填挖引起路基失稳 软土上高路基 岩质土质山坡上开挖。 严重性：交通阻断，易引起交通事故。 措施：正确设计，采取排水、防护和加固、支撑工程。 2 、变形小 自重、车辆荷载作用下变形。 地基软弱、填土疏松、过分潮湿时产生沉陷和变形。 危害：导致路面出现过量的变形和应力增大。 促使路面过早损坏并影响舒适性。 措施：争取合适填料充分压实，改善水温
21、状况，加固软弱 地基。 二、路面的功能及对路面的要求。 1、功能：提供汽车在道路上全天候地行驶安全、舒适、快速、 经济。 路面的好坏直接影响车速、成本、行车安全和舒适性。 路面在通车造价中占很大比例。约为20%70%。 2、要求： 1）强度和刚度 路面受力：阻力、车轮水平力、垂直力、震动力、 冲 击力、真空吸引力。 强度：抵抗行车作用下产生的各种应力，避免破坏。 刚度：防止产生过量的变形而形成车辙、沉陷、波浪等 破坏。 2）稳定性 温度水分变化情况下相对稳定。 沥青路面：高温稳定性和低温抗裂性需要提高。 水泥混凝土：高温拱胀、低温缩裂需要避免。 3）耐久性 重复荷载作用下产生疲劳破坏和变形累积
22、。 需要足够的抗疲劳强度，抗老化，抗变形累积。 4）表面平整度 不平整路面会增大行车阻力、行车颠簸，影响速度和安 全性。 5）表面抗滑性能 安全性能指标：制动雨天危险 沥青路面：耐磨石料 水泥混凝土路面：刷毛刻槽。 第二节第二节 路基路面的构造路基路面的构造 一、路基的断面形式 常用横断面图案表示：路堤、路堑、半填半挖 三种。 1、路堤：路基顶面高于原地面的填高路基称为路堤。 低矮路堤的两测设置边沟。 路堤的几种常见形式 矮 路 堤 一 般 路 堤 浸 水 路 堤 挖 沟 填 筑 路 堤 2、路堑：全部由地面开挖出的路基称为路堑。 分为全路堑、半路堑和半山洞三种。 （三）半填半挖 横断面上 ，
23、部分为挖方部分为填方的路基称为 半填半挖路基，通常出现在地面横坡较陡时候，它 兼有上述路堤和路堑的构造特点和要求。 注： 挖方边坡的坡脚设置边沟，汇集和排除路基范围内地表径流。 上方设置截水沟拦截和排除流向路基的地表径流。 挖方弃土堆在路堑的下方。 坡体因开挖而可能失去稳定性时必须采用支挡结构物。 边坡坡面易风化或有碎落物时，可设置碎落台也可坡面防护。 二、路面的构造。 （一）路面结构层划分： 1、面层： 1) 特点：直接承受行车荷载作用大气降水和温度变化。 要求：足够的结构强度、温度稳定性、耐磨、抗滑、平 整和不透水。 2)结构：面层由一层或数层组成，顶面可加铺磨耗层， 底面可增设联结层。
24、3)材料：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料。 2、基层 1）特点：主要起承重作用（承受由面层传递来的车辆荷 载垂直力，并把它扩散到垫层和土基中）。 2）要求：足够的强度、刚度 3）结构：有时需要设两层：上基层，底基层。 4）材料：各种结合料（石灰、水泥、沥青）。 3、垫层 1）路基土质较差，水温状况不良时候宜设置垫层。 2）作用：起排水（砂垫层）、隔水、防冻、防污或扩散 荷载应力（软基）等作用。 3）材料：水稳性和隔热性要好。 松散材料：砂、砾石、炉渣、片石（透水性垫层）。 整体性材料：石灰土、炉渣石灰土。 （二）路拱和排水 路拱作用：迅速排除降落在路面上的水。 形式：直线型或抛物线形，
25、其横坡随路面透水性增大而增 大。 （三）路肩 排除表面水。 1、作用：1）承受车辆的偶然停留作用。 2）对路面基层和垫层起到支撑作用。 2、路肩的横坡应略大于路面横坡，以利于迅速 一、路基和路面的内容 包括：规划、设计、施工、养护、监测和管理 等方面。 （一）规划方面 包括财政和项目两个方面，其内容为： 1、依据路网内路基和路面结构的现状，分析 达到规划期预定的目标所需要的资源（资金、 材料、劳力）及其在时间和空间上的分配。 2、计划在给定的预算水平下使路网的服务水 平最佳所需安排的新建和改建项目及其对策方 案。 第三节 路基路面工程的内容和特点 （二）设计方面 1、路基设计： 1）根据路线设
26、计确定的路基填挖高度和顶宽，结合沿线 岩质或土质情况，设计路基横断面形状和边坡坡度。 2）根据沿线地形、地表径流和地下水情况，进行道路排 水系统的布置以及地面和地下排水系统构造物的设计。 3）分析路基稳定性 需要时采取坡面防护、支撑结构或地基加固措施设计。 2、路面设计主要内容： 1）提出路面结构层的选择和组合方案。 2）进行各结构层材料的组成设计。 3）设计各结构层尺寸。 4）若干个方案进行经济分析、比较、选定实施方案。 （三）施工方面 1、准备工作：图纸、测量 2、修筑路基路面。 3、施工管理：对施工质量进行控制、检查和验收。 二、路基和路面施工特点。 1、变异性和不确定性大。 2、它们的
27、设计、施工、养护、监测是一个相互关联和 相互依存的系统。 3、路基路面是一种复合结构，材料性状非线形，是应 力水平和温度的函数。分析设计复杂，有时不得不 依赖经验的补充。 第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性 质 第一节 行车荷载 第二节 土基的荷载变形特性 第三节 环境因素的影响 第四节 路面材料的力学强度特性和变形 第一节 行车荷（vehicleload） 路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型货车 与大客车起决定作用。评定路面表面特征时，如路 面的平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性和可 靠性。 一、 车辆的种类（vehicle types) (bus) 客 车 小客车 车速高，自重和
28、满载重量小120km/h以 上 中客车 620个座位 大客车 20个座位以上，长途客运和城市公共 交通 货 车 (truck) 整车 货箱与汽车发动机一体。 牵引式挂车 牵引车与挂车分离 牵引式半挂车 牵引车与挂车分离，铰接。 二、汽车的轴型、轴载。 轴重是路面设计的关键。 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 2、后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 大部分为双轴双轮。 三、汽车对道路的静力作用。 1、定义： 静止状态的汽车对道路的作用，称为静力作用， 其大小主要取决于车轮总重。 2、影响因素： 1）汽车轮胎的内压力。 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触
29、的形状。 3）轮载的大小。 3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不 大。 路面设计中，以圆形表示。 ： 双轮组车轴： 每一侧双轮用一个圆 表示，称为单圆荷载。 每一侧双轮用两个圆 表示，称为双圆荷载。 双圆当量圆直径 P作用在车轮 上的荷载,KN； p 轮胎接触压力,kPa; -接触面当量圆半径,m. 单圆当量圆直径 四、运动车辆对 道路的动力作 用。 因为路面不平 整车身震动，车 轮实际上是以一 定的频率和振幅 在路面上跳动， 轮载成动态波动。 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质。 弹塑性材料：变形累积。 五、水平荷载： 易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求面层材
30、料有 足够的抗裂强度。 六、交通分析： 1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数 量。对于路面结构设计，不仅要求收集交通总量，还必须区 分不同的车型。 N1初始年平均日交通量； Ni每日实际交通量； r交通量年均增长率； Ne设计年限内累积交通量 2、轴载的组成与等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。 等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同 的损坏程度为根据的。 新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超载现象严重， 应考虑重车对路面的影响。 2）由于广泛采用半刚性基层结构，承载力提高，轻型车对路 面的疲劳损伤减小。本次修订取消了60
31、KN的标准，统一采用 100KN的标准。 标准轴载设计参考： 标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。 标准轴载 P（KN）100 轮胎接地压强 p(MPa)0.70 单轮传压面当量圆直径d 21.30 两轮中心区 1.5d 1)当一设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆）p1的作 用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次 数 式中：N标准轴载的当量轴次，次/日； ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P标准轴载，KN； Pi被换算车辆的各级轴载，KN； k被换算车辆的类型数； C1轴载系数， C1=1+1.2（m-1
32、),m是轴数。当轴间距大 于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考 虑轴载系数。 C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为 0.38。 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于 50KN的各级轴载换算。 C1轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C2轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布： 1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心 线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横断 面上，称为车轮的横向分布。 2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。 4、累计当
33、量轴次Ne在设计年限内考虑车道系数后，一个车道上 的累计当量轴次之和。 1）沥青路面： r设计年限内交通量年均增长率 N1路面竣工后第一年双向日交通量的当量轴次，次/日； Nt设计年限内末年的双向日交通量的轴载作用次数，次/日； t设计年限。 车道系数 r tN N t s e 3651 )1 ( 2）刚性 二、土基的强度和刚度指标：回弹模量、地基反映模量、加州 荷载比 1、回弹模量：反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 测定方法： 1）查表法：无实测条件是时采用。 2）现场实测法： 大型承载板法：测定土基在00.5mm的变形压力曲线. 用弯沉仪测定. 2、地基反应模量根据文克勒地基假定，
34、土基顶面的沉降仅 同该点的压力大小成正比，而同相临点处的压力无关，此时 压力与沉降的比成为地基反映模量。 r tN N t s e 3651 )1 ( 3、加州荷载比：土基或基层、底基层材料的加 利福尼亚州荷载比。 其值以一标准面的贯入棒在一定速度下压入试 样内，达到某一规定深度所许的压力与压入标准碎 石试样同一深度所需要的压力的百分比。 室内实验：浸泡四天，饱水状态 野外实验：施工时湿度状态。 文克勒地基模型 第二节 土基的荷载变形特性 一.土基的力学强度特性 （一）路基工作区： 1、路基受力：自重 车辆荷载 P车轮荷载换算的均布荷载 KN/ D圆形均布荷载作用面积的直径。 Z应力作用点深度
35、。 r土的容重。 2、正确的设计：应使路基所受的力在路基弹性限度范围内， 即当车辆驶过后，路基能恢复变形。保证路基相对稳定，路 面不致引起破坏。 3、路基受力计算：车辆荷载为均布垂直荷载，路基为弹性 均质半空间体。 路基工作区：在路基某一深度处，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10%20%时候，该深度范围内的路基称为路基工作区。 4、要求： 1 ）对工作区深度范围内的土质选择，路基压实度 提出较高要求。 2 ）当工作区深度大于填土高度时，荷载不仅施加 于路堤而且施加于天然地基上，所以天然地基也应充分压实。 （二）路基土的应力应变特性 弹性变形和塑性变
36、形 提高路基土的抗变形能力是提高路基路面整体强度和刚 度重要方面。 压 入 承 载 板 试 验 三 轴 压 缩 试 验 土的应力应变关系曲线 非线性变形局部线性体 即在曲线的一个微小线段内近似视为直线，以其斜率为模量 1、初始切线模量 应力值为零应力应变曲线斜率 2、切线模量 某一应力处应力应变曲线斜率，反映该应力处变化 3、割线模量 某一应力对应点与起点相连割线模量，反应该范围 内应力应变平均状态 4、 回弹模量 应力卸除阶段，应力应变曲线的割线模量 总结：前三种应变包含回弹应变和残余应变 回弹模量则仅包含回弹应变，部分反映了土的弹 性性质。 第三节 环境因素的影响 直接暴露于大气中，受温度
37、、湿度影响大 温度湿度变化体积变化胀缩应力破坏 沥青面层日温度变 化曲线大于气温 水泥混凝土面 层温度日变化 一 、路面结构内温度变化可通过外部和内部影响因素之间联系来 预估。 方法1： 统计方法 路面结构层不同深处埋设测温元件连续观测，收集当地气象 资料（气温、辐射热），对记录的路面温度和气象因素进行逐年 回归分析。 特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可 在条件相似的地区参考使用。 方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度 预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与 实测有一定的误差。 -温度对路基的影响：北方
38、冻胀翻浆 南方雨季积水湿软路基 Tmax 路面某一深度处的最高温度，； Ta.max相应的日最高气温， ； Q相应的太阳日辐射热，J/； a.b.c回归常数。 第四节 路面材料的力学强度特性和变形 路面材料按形态和成型性质分为三类： 1、松散颗粒型材料及块料 密实型 2、 沥青结合料类 嵌挤型 3、无机结合料类 稳定型 一、力学强度特性 1、抗剪强度： 剪切破坏 ： 路面结构层厚度较薄总体刚度不足 无机结合料基层层位不合理内部剪力过大 面层结构的材料抗剪强度较低高温条件下沥 青面层 沥青材料抗剪：沥青的粘度、用量多下降。 试验温度、 加荷的速率有关。 2、抗拉强度： 气温变化收缩， 湿度变化干
39、缩产生拉应力 抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供 试验 ： 直接拉伸试验圆柱型试件、变形传感器、应力应变值。 劈裂试验（间接拉伸）圆柱型试件、压条、试件开裂破 坏。 水泥混凝土劈裂抗拉强度采用边长150mm的立方体试件。 3 、抗弯拉强度 水泥混凝土、沥青混合料及半刚性路面材料修筑的结构层。 车辆的荷载作用下处于受弯曲工作状态。 试验：简支小梁试验评定 三分点加载 混凝土抗折强度标准尺寸：150mm150mm550mm 集料粒径不大于40mm 4应力应变特性： 用于基层和底基层的碎砾石材料无法作成试件，但可由三轴试 验可得到应力应变的非线性。 、水泥混凝土、无机结合料处治的混合料。 采用
40、规则试件进行测定：三轴试验、单轴试验、小梁试验。 、沥青混合料 ：低温（单轴或小梁试验） 高温（温度敏感性强用三轴压缩试验） 应力应变特性：随温度和加载时间变化的粘弹性体，用 劲度模量来表示。 沥青混合料劲度模量是在给定温度和加载条件下的应 力应变的关系参数。 试验表明：加载时间短或温度较低时（材料处于弹性状态） 中间过程（弹粘性状态） 加载时间很长或温度较高时（粘滞性状态） 二、路面材料的累积变形与疲劳特性 路面结构在荷载重复应力作用下，可能出现破坏极限状态有两类 第一类：弹塑性工作状态：塑性变形累积到一定限度累积 变形。 第二类：弹性工作状态：内部微量损伤累积扩大，导致疲劳断 裂破坏疲劳破
41、坏。 共同点：破坏极限的发生不仅同荷载应力大小有关，而 且同荷载应力作用次数有关。 水泥混凝土路面：弹性工作状态（疲劳破坏） 沥青路面：低温弹性状态（疲劳破坏） 高温弹塑性状态（累积变形形成车辙、沉陷等） 半刚性路面（无机结合料）：早期弹塑性 后期弹性（疲劳破坏） 以黏土为结合料的碎砾石路面：弹塑性状态（累积变形） 第三章：路基基本概念 第一节 路基土的分类和干湿类型、公路自然区划 一、路基土的分类 1、基本类型：按土的粒径分为巨粒组、粗粒组和细粒组 （特殊土）。分类总体系如下： 粒粒 组组 划划 分分 表表 （单位：mm） 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.74 0.02 巨
42、粒组巨粒组 粗颗粒组粗颗粒组 细粒组细粒组 漂石漂石 块石块石 卵石卵石 小块石小块石 砾（角砾石）砾（角砾石） 砂砂 粉粉 粒粒 粘粘 粒粒 粗粗 中中 细细 粗粗 中中 细细 2、土的工程性质 1）砂性土： 良好的修筑路基材料，含一定数量粗颗粒，使路基具有足 够的内摩擦力，不过分松散，雨天不混污，晴天不扬尘且易压 实。 巨粒土包括漂石和卵石，有很高的强度，是良好的填筑路基材 料，亦可用于砌筑边坡。 砾石：级配良好的，密实度好，强度稳定性好，可填筑路基基 层、底基层（处理后）。 2）粉性土：最差的筑路材料，毛细水上升高度大，冬时冻胀， 春时翻浆又称翻浆土 3）粘性土：透水性差，粘聚力大，干时
43、坚硬不宜挖掘，有较 大的可塑性、粘聚性和膨胀性，毛细现象显著，比粉性土好， 但不如沙性土。 3、路基土的工程分级： 在施工中，路基土石按其开挖难易程度，分为六级即松土、 普通土、硬土、软石、次坚石、坚石。 1、 路基潮湿来源： 大气降水通过路面、路肩和边沟渗入路基。 地面水边沟及排水不良时的地面积水渗入路基。 地下水路基下面一定范围内的地下水浸入路基。 根据不同水温状况采取不同措施 地下水位高的路段，适当提高路基。 平原稻田地区，保持最小填土高度。 地下水位深处，山岭重丘设为浅路堑 2、 判断方法 分界稠度法 实测不利季节路床表面以下80cm深度内土的平均稠度。 干湿类型干湿类型 土组土组 干燥状态干燥状态 中湿状态中湿状态 潮湿状态潮湿状态 过湿状态过湿状态 WcWC1 WC1 Wc
