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第一章引论1.路基的概念（定义）：道路工程结构物之一。在地表按照道路线性（位置）和断面（几何尺寸）的要求，开挖或填堆而成的带状岩土结构物。2.狭义路基（铺面结构下交通荷载作用区），广义路基（除去路面和结构外的岩土工程）3.路基的分类（按上部结构）（1）道路路基（2）铁路路基（3）机场道面路基（4）港口铺面路基4.路基的分类（按本身性质）（1）一般路基工程地质、水文地质条件均良好，且填挖不大（2）特殊路基①稳定性不佳：高填、深挖路基，陡坡填方路基与填挖交界②不良地质地段：滑坡、崩塌、泥石流、岩堆、雪害、涎流冰等；岩溶地区和采空区的路基；沿河、滨海和水库区的路基③特殊土：软土、高液限土、膨胀土、黄土、盐渍土、风；积沙和冻土5.路基-路面的关系：相互作用、相辅相成（1）路基为路面长期承受行车荷载提供最基本条件（2）路面覆盖可减轻路基所受的荷载作用和环境影响（3）路基性能不佳可直接引起路面变形、开裂（4）路面病害会加剧路基性能的衰变，导致道路整体性能和服务水平进一步下降4.对路基要求：强度（整体稳定性）、变形和耐久性5.路基的重要性：（车辆在道路上行驶的基本条件，路面的支撑结构物，对路面使用性能具有重要影响，）6.路基工程的研究内容：（1）设计理论与方法（2）施工技术与工艺（3）设施养护与管理7.增强路基稳定的方法：（排水，防护，加固，支挡）8.控制路基变形的方法：（合适填料，充分压实，改善水理，软基加固）9.路基的组成：土，石料，其他（粉煤灰，钢渣，EPS，土工材料）10.路基的构造形式：路堤，路堑，半填半挖11.路堤的定义：路基顶面高于原地面的填方路基12.低路堤的处理方法：单坡，设边沟13.高路堤的处理方法：上陡下缓折线坡，护坡道，防护，加固14.支挡结构的作用：A.抗滑，B.收缩坡脚，减少土方量16.路堑的定义：全部由地面开挖出来的路基。分类（全（半）路堑，半山峒）。处理方法：边坡，弃土，支挡，排水。17.半填半挖的定义：横断面上部分挖方部分填方的路基。优点避免深挖高填，实现填挖平衡。处理方法同路堤路堑，填挖交界处台阶开挖、加筋等。18.路基工程的工作内容：路基设计，路基施工，路基监测与养护19.路基设计的主要内容：（1）补充勘察，确定路基设计依据、条件和指标、参数（2）横断面和边坡（依据：路线设计确定的路基高度、顶宽）（3）填挖方案、填料和压实度（依据：道路等级、岩土条件）（4）排水设计（依据：区域水文、地形、地表径流、地下水）（5）特殊路基稳定性分析与变形验算、加固设计（依据：当地气候、水文、地质）（6）其他路基构造（取土坑、弃土堆、护坡道等）设计路基施工（1）前期准备：调查、会审、定测、组织设计和方案、四通一平（2）土石方工程：开挖、填筑、压实、修正、过程测量与监测（3）其他：不良地基处理或加固，排水构筑物、支挡结构、防护等（4）质量检查和验收路基监测与维护（1）与铺面统筹考虑和规划（2）内容：目视检查、性能测试（模量、脱空）、变形监测与分析（3）维护：性能维护、病害修复、稳定性加固、改扩建等路基工程特点：（1.）路基工程的变异型和不确定性大：把握困难（①条件不同：地形、地质、水文；填挖、填料；交通荷载②性能变异③工程不确定性）（2.）路基路面时复合结构：非线性，结构设计复杂（①非线性结构：性状性能与组成有关，随环境和力学状态变化②路基力学性质：与土组、压实度和湿度有关，并取决于层位）（3.）路基路面设计-施工-监测-养护相互关联：系统最优（①路基性能：取决于路基设计指标和参数、施工控制和维护水平②设计目标：由施工得以实现，需保证施工水平，控制变异性③施工过程：领会并贯彻设计思想，实施过程控制④维护水平：决定性能衰变速率，应预养护+日常养护+及时修复）（4.）路基与环境相互作用、相互影响：顺应自然（①路基填挖：改变岩土体应力平衡和固结状态，引起变形、失稳。反过来造成路基变形，影响路基稳定；改变沿线植被形态和地表径流，破坏水土平衡。反过来降低路基性能和稳定性，甚至造成路基水毁②路基工程：改变沿线地下水赋存和水位。反过来改变路基湿度/干湿循环，造成路基性能衰变）第二章路基湿度状况路基土分类的必要性（1）土=固体颗粒+水+气（2）矿物成分、颗粒大小、三相比例、颗粒-水物理化学作用（3）不同的路基土，具有不同的工程特性（①巨粒土：强度高、变形小，透水性强，稳定性好②细粒土质砂：级配适宜，易压实，强度、稳定性好③粉质土：毛细作用强烈，易引起病害④特殊土：有不良特性，一般不直接填筑路基，使用时应论证和处治）1.影响路基路面结构体系的自然因素：（1）温度：主要影响路面结构层的应力（2）湿度：主要影响路基性能参数2.路基湿度的特点：非定值，影响因素杂，监测和预估困难3.路基湿度来源与变迁：（1）大气降水和蒸发（透水路肩和边坡毛细作用向中部扩展；透水路面下渗；不透水路面接缝裂缝渗入）（2）地下水（路基地势低且排水不畅：周边地下水渗流；地基地下水位高：毛细水上升）（3）薄膜移动水（含水率，从高到低）路基干湿类型的划分：（1）干燥类：路基湿度完全受气候因素控制，不受地下水的影响（2）潮湿类：路基湿度主要受地下水位控制，不受气候因素的影响（3）中湿类：路基湿度同时受气候因素和地下水的影响（4）过湿类：路基湿度完全受地下水位控制，路床基本处于饱和状态（5）一般要求路基处于干燥或中湿状态；过湿路基须处理！路基湿度表征指标（1）质量含水率：土体干密度一定时，三者均有效（2）体积含水率（3）饱和度（2）（3）更准确，因为湿度变化常导致体积变化4.路基平衡湿度状况：不透水路面中心以下路基的湿度在修建后2~3年内逐渐趋于平衡时的湿度5.路基湿度平衡的控制因素：（1）地下水位高时：通过毛细作用受地下水位高度波动控制（2）地下水位低，但降水量大（年降雨量250mm）时：气候，排水条件（3）干旱地区：空气相对湿度8.干湿类型：干燥/中湿/潮湿/过湿9.判定指标：【不利季节】【路槽地面以下80cm深度内】（1）路基平均相对湿度（含水量）：（2）平均稠度：B（3）路基相对高度H：路槽底面距地下水位或地表积水位的高度（H1—干燥类路基临界高度，H1=HL+80(cm)；HL为毛细水上升高度(cm)。H2—中湿类路基临界高度，H2=HL。H3——潮湿类路基临界高度）10.所属“自然区划”：（一级区划，二级区划，三级区划）（1）一级：①全年均温-2度等值线：区分多年冻土的季节冻土②一月均温0度等值线：区分季节冻土和全年不冻③地势三级阶梯两条等高线1000m，3000m（2）二级①主导因素：气候+地形②指标：潮湿系数K=R年降雨量/Z年蒸发量（3）三级区划：各地根据具体情况选择①方法一：按地貌、水文、土质对二级自然区进一步划分②方法二：以水热、地理、地貌等对二级区进一步划分区划三原则（1）自然气候因素综合性和主导性相结合（2）同一区划内公路工程自然环境具有相似性（3）地表气候地带性差异与非地带性差异相结合负温度梯度引起的湿度聚集过程：（1）负温度区土体的自由水，毛细水和弱结合水被冻结；（2）土颗粒周围水膜减薄，自由能增大；（3）增加土的吸湿能力，高温区向低温区转移13.负温度梯度湿度变迁的范围：0~-3摄氏度等温线之间。14.季节性冰冻地区湿度变化带来的工程问题：（1）冻胀：大量水分积聚引起体积膨胀（2）软化路基：春融后的水分难以及时排除（3）翻浆：行车荷载作用后水分以泥浆形式唧出15.冻胀与翻浆形成的条件：（1）土质条件：①砂性土：渗透性强，但吸水能力差②黏性土：毛细力强，但渗透性差③粉性土：毛细力强，渗透性好——“冻胀土”（2）水文条件：水分积聚的充分与否（3）气候条件：秋天多雨（水分充分），冬天寒暖交替（负温度湿度变迁），春天骤热（冻胀融化）或者降雨（4）行车条件：春融期间的交通量大（5）养护条件：地表积水，地表水渗入第三章路基荷载—变形规律路基土应力-应变特性（1）影响路基路面结构性能的重要因素（2）表征路基的抗变形能力（3）非线性弹-塑性特性弹性模量（1）表征应力-应变关系（2）适用于弹性材料（3）对路基土不是常数路基土模量（1）路面结构分析：基于弹性理论沿用模量公式𝐄=𝝈𝟏−𝝈𝟑𝜺（2）初始切线模量（3）切线模量（4）割线模量（1）~（4）用于计算沉降（5）回弹模量：路面结构分析应力水平的影响（1）偏应力水平越高，模量越小（2）侧应力越大，模量越高，但黏质土并不敏感应力重复作用的影响（1）总应变逐渐增长，塑性应变不断累积（2）存在应力阈值（0.45~0.55）重复应力水平阈值：总应变速率不断增大，直至剪切破坏；重复应力水平阈值：土逐渐压密，每次循环新产生的塑性应变减少𝘀1=a+blgN（3）弹性应变与N无关，随应力水平显著增大；回弹模量与N有关（多次值初次值）回弹模量测试方法（1）传统：承载板试验：室内小承载板（5cm）；现场承载板（30cm）（2）室内三轴反复加卸载试验；模拟轮载重复作用，加载频率：20~30次/min；每次持续时间：0.2~0.1s；600~1000次后确定模量回弹模量的影响因素（1）应力水平：偏应力水平越高，模量越小；侧应力越大，模量越高（2）土质条件：颗粒越细，模量越小（3）密实度：密实度越高，模量越大（4）湿度（含水量）：湿度越大，模量越小，回弹模量可季节性波动回弹模量取值：实际应力级位和湿密度回弹模量测定：实际湿密度制件，或对标准条件修正路基受力状况（1）路基自重荷载应力（2）车辆荷载的附加应力路基工作区深度：与σv/σz=1/10~1/5对应模量的应力相关性（1）模量是应力水平的函数（2）路基中各点应力水平不同各点的模量也不同当量模量（1）均一的当量模量代表空间变化的模量（2）原则：二者的路基顶面变形量相同由路基顶面局部荷载作用的荷载-弯沉关系确定车辆荷载的等效：一种圆形均布压力（1）两者总压力相等（2）圆形均布荷载之压强等于钟形压力之峰值（3）圆形承载板回弹弯沉量计算（Boussinesq理论）（1）集中荷载作用下𝒘𝒓=𝑷（𝟏−𝝁𝟎𝟐）𝝅𝑬𝟎𝒓（2）均布荷载作用下：𝑤0=2𝑝δ（1−𝜇02）𝐸0（r=0）；𝑤𝛿=4𝑝δ（1−𝜇02）𝜋𝐸0=2𝜋𝑤0（r=δ）路基性能指标：（1）回弹模量Er（MR）：①圆形均布压力（柔性承载板）𝐸𝑟=2𝑝δ(1−𝜇02)𝑤0②刚性承载板的修正：板底应力呈鞍形分布，中心弯沉是均布压力中心的π4⁄𝐸𝑟=2𝑝δ(1−𝜇02)𝑤0·𝜋4=𝜋𝑝δ(1−𝜇02)2𝑤0③刚性承载板测定法（路基已存在）：1）荷载0.1MPa，每级增加0.02MPa2）荷载0.1MPa，每级增加0.04MPa3）每级荷载多次循环加卸，待回弹弯沉稳定4）选择合适应力级位，在曲线上合理确定𝐸𝑟=𝜋δ2·∑𝑝𝑖∑𝑤𝑖(1−𝜇02)④由本构模型预估(新建道路)𝐸𝑟=k1𝑝𝑎(𝜗𝑝𝑎)𝑘2(𝜏oct𝑝𝑎+1)k3(2)地基反应模量:路基表面任一点的弯沉w仅与作用于该点的单位压力p成正比，而与其相邻点处的压力无关k=𝑃𝑤(MN𝑚3)①k由承载板试验，通过逐级加载测得的总弯沉值求取，并规定按w=1.27mm(或p=70kPa)时求值②承载板直径越小，所得k值越大，一般用76cm承载板，或k76=0.4k30③如采用回弹弯沉：地基回弹反应模量kr=1.77k(3)加州承载比（CBR）表征材料抵抗局部荷载压入变形的能力，并以标准碎石为参考，用相对值表示CBR=𝑝𝑝𝑠×100%①CBR试验方法:1)室内试验方法:击实筒+环形砝码+4天泡水;试件压入速率：1~1.25mm/min;2)现场试验方法30cm或70cm承载板③CBR与Mr、k的关系:Mr=17.6CBR0.64(2CBR12)；Mr=22.1CBR0.55(12CBR80)路基顶面竖向压应变指标的提出（1）路基永久变形须控制：沥青路面车辙、路面脱空（2）原理：塑性应变与弹性应变存在较好比例关系，弹性应变被限定在规定范