第二章路基基本性质.docx

第二章路基基本性质授课内容§1 公路自然区划§2 路基土的工程分类§3 路基土的应力应变关系§4 路基承载力§5 路床设计§1 公路自然区划自然区划分类 自然地理区划：综合自然区划、部门区划专业自然区划：农业、建筑、生态、公路区划目的 我国幅员辽阔，各地自然条件和道路的工程性质差异很大。区分不同地理区划自然条件对公路工程影响的差异性，便于道路工作者在路基路面结构类型选择以及设计、施工养护中采取合适的设计参数和技术措施，保证路基路面的强度和稳定性。 根据水、土、温度因素（相似性），在一定区域内，定性地确定公路工程的特点（即土基回弹模量，由干湿类型和土性质决定）。区划原则 以自然气候的综合性和主要性相结合为原则 1、公路工程特征相似的原则：在同一区划内，在同样的自然因素下筑路具有相似性。 2、地表气候区划差异性的原则：地表气候是地带性差异和非地带性差异的综合结果。 3、自然气候因素既有综合又有主导作用的原则：自然气候变化是各种因素综合作用的结果，但其中又有某种因素起主导作用。公路自然区划划分（1）二级区划：潮湿系数k （2）三级区划：1、水热、地理和地面； 2、地表地貌、水文和土质。各自然区划的筑路特点Ⅰ区-北部多年冻土区：道路设计原则-保温Ⅱ区-东部湿润季冻区：路面结构要突出-防冻胀与翻浆Ⅲ区-黄土高原干湿过渡区：筑路主要问题是黄土的冲蚀与遇水湿陷Ⅳ区-东南湿热区：筑路主要问题是水毁、冲刷和滑坡Ⅴ区-西南潮暖区：土基湿软，注意路基整体稳定性Ⅵ区-西北干旱区：气候干燥，砂石搓泥、松散，沙漠地区风蚀和沙埋Ⅶ区-青藏高寒区：有多年冻土，注意保温设计，沥青路面易老化评价（1）侧重于为低等级道路服务，病害主要考虑冻胀与翻浆。目前高等级公路的冻胀与翻浆已经不是主要的病害（2）影响因素仅是水、热，没有考虑地貌、地质等。（3）不能很好地为公路服务，服务范围不明确目前有用的仅是土基模量、最小路基高度、稠度参照该区划；§2 路基土的工程分类分类的基本原则 （1）应选用对土的工程性质、最能反映土的基本属性和便于测定的指标作为分类依据 （2）要有一定的逻辑性 （3）应能反映土在不同工作条件下的特性土的工程分类标准（GB-T 50145-2007）分类体系 （1）划分指标：土的颗粒组成及其特征土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数土中有机质含量 （2）粒组定义：工程上常把大小相近的土粒合并为组粒组划分：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土图粒组划分 （3）颗粒级配特征：不均匀系数Cu和曲率系数Cc d10、d30和d60是指土的特征粒径，分别是指小于该粒径的土粒质量为土总质量的10%、30%和60%。 （4）划分方法：按不同粒组的相对含量划分：巨粒类土、粗粒类土和细粒类土巨粒类土：按粒组划分粗粒类土：按粒组、级配、细粒土含量划分细粒类土：按塑性图、所含粗粒类别及有机质含量划分 （5）卡萨格兰德塑性图（Cassagrande plasticity chart）土的分类土的工程性状评价（1）巨粒土良好（强度、稳定性好）（2）粗粒土良好（3）砂土强度、稳定性好，压实困难；（4）砂性土强度、稳定性好，压实容易；（5）粉性土粘性小，毛细作用强，水稳定性差，易产生冻胀和翻浆；（6）粘性土粘性大，水稳定性优于粉土，毛细作用强；（7）重粘土不透水，粘聚力大，干燥时很坚硬，不易施工§3 路基土的应力应变关系路基受力状态静载：路基自重活载：汽车轮重a、集中荷载：鲍辛尼斯公式 b、均布荷载:θ：0～2π，r：0～R(p为均布荷载，R作用半径)路基工作区，路基工作区a、汽车荷载大小不同，Za不同b、Za随路面强度增大而递减c、当路基工作区Za大于路基填土高度时应力应变关系非线性 、 弹塑性、流变特性 流变性由于车辆荷载作用短，一般不考虑 弹塑性在计算路基的永久变形时考虑 非线性的考虑方法—局部线性化方法①初始切线模量②切线模量③割线模量④回弹模量 非线性的考虑方法—将回弹模量表示成应力或应变的函数 如砂性土回弹模量：ER=K1θK2 式中： ER——土基回弹模量； θ——全应力，即θ=σ1+σ2+σ3 K1, K2——回归常数。重复荷载对路基土的影响塑性变形累积每次荷载作用之后，回弹变形－即时消失塑性变形－不能消失，残留在土基之中多次荷载作用－塑性变形累积，总变形增大。重复荷载对路基土的影响两种状态土体逐渐被压密，每次塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定。这种不会导致土体产生剪切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。重复荷载对路