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项目二路基边坡工程技术模拟训练本项目教学目标最终目标：能完成1公里路基边坡工程技术训练。促成目标：1.知道路基工程用土的分类和性质；2.能根据不同地形地质条件应用边坡设计与加固方法；3.知道高陡边坡的稳定性分析及计算方法。任务一路基土的分类及工程特性一、路基土的分类我国公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为11种土。土的颗粒组成特征用不同粒径粒组在土中的百分含量表示。不同粒组的划分界限及范围见表2-1所列。土分类总体系包括四类并且细分为11种，见图2-1所示。粒组划分表表2-1巨粒组（大于60mm的颗粒）质量多于总质量50%的土称为巨粒土。巨粒土分漂石土和卵石土。粗粒土分砾类土和砂类土两种，砾粒组（2～60mm的颗粒）质量多于总质量50%的土称为砾类土，砾粒组质量小于或等于50%的土称为砂类土。细粒土中细粒组（小于0.074mm的颗粒）质量多于总质量50%的土总称为细粒土，细粒土中粗粒组（2～60mm的颗粒）质量小于总质量25%的土称为细粒土，粗粒组质量为总质量25%～50%的土称为含粗粒的细粒土，含有机质的细粒土称为有机质土。图2-1土分类总体系特殊土主要包括黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土。黄土、膨胀土、红粘土按塑性指数和液限划分，据特殊塑性图上的位置定名。黄土属低液限粘土，wL＜40%；膨胀土属高液限粘土，wL＞50%；红粘土属高液限粉土，wL＞55%。盐渍土按照土层中所含盐的种类和质量百分率进行分类，分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过盐渍土。二、土的工程性质公路用土具有不同的工程性质，在选择路基填筑材料，以及修筑稳定土路面结构层时，应根据不同的土类分别采取不同的工程技术措施。1.巨粒土巨粒土有很高的强度及稳定性，是填筑路基的很好材料。对于漂石土，在码砌边坡时，应正确选用边坡值，以保证路基稳定。对于卵石土，填筑时应保证有足够的密实度。2.粗粒土砾类土由于粒径较大，内摩擦力亦大，因而强度和稳定性均能满足要求。级配良好的砾类土混合料，密实度好。对于级配不良的砾类土混合料，填筑时应保证密实度，防止由于空隙大而造成路基积水、不均匀沉陷或表面松散等病害。砂类土又可分为砂、含细粒土砂（或称砂土）和细粒土质砂（或称砂性土）三种。砂和砂土无塑性，透水性强，毛细上升高度很小，具有较大的摩擦系数，强度和水稳定性均较好。但由于粘性小，易松散，压实困难，需要振动法或灌水法才能压实。为克服这一缺点，可添加一些粘质土，以改善其使用质量。砂性土既含有一定数量的粗颗粒，使路基具有足够的强度和水稳性，又含有一定数量的细粒土，使其具有一定的粘性，不致过分松散。一般遇水疏散快，不膨胀，干时有足够的粘结性，扬尘少，容易被压实。因此，砂性土是修筑路基的良好材料。3.细粒土粉质土为最差的筑路材料。它含有较多的粉土粒，干时稍有粘性，但易被压碎，扬尘性大，浸水时很快被湿透，易成稀泥。粉质土的毛细作用强烈，上升高度快，毛细上升高度一般可达0.9～1.5m，在季节性冰冻地区，水分积聚现象严重，造成严重的冬季冻胀，春融期间出现翻浆，故又称翻浆土。如遇粉质土，特别是在水文条件不良时，应采取一定的措施，改善其工程性质，在达到规定的要求后进行使用。粘质土透水性很差，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，用来填筑路基比粉质土好，但不如砂性土。浸水后粘质土能较长时间保持水分，因而承载能力小。对于粘质土如在适当的含水量时加以充分压实和有良好的排水设施，筑成的路基也能获得稳定。有机质土（如泥炭、腐殖土等）不宜作路基填料，如遇有机质土均应在设计和施工上采取适当措施。4.特殊土黄土属大孔和多孔结构，具有湿陷性；膨胀土受水浸湿发生膨胀，失水则收缩；红粘土失水后体积收缩量较大；盐渍土潮湿时承载力很低。因此，特殊土也不宜作路基填料。三、路基土的工程分级在交通部颁布的《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）第5篇“技术规范”第200章第201节中规定，路基土石划分的标准是：在公路路基土石挖方中用不小于112.5kw推土机单齿松土器无法松动，须用爆破或用钢楔大锤或用气钻方法开挖的，以及体积大于或等于1m3的孤石为石方，余为土方。为便于选择施工方法和施工机具，确定工程量及费用，在施工中，路基土石按其开挖难易程度，可分为六级，如表2-2所示。土、石工程分级表2-2土、石等级土、石类别土、石名称钻1m所需时间爆破1m3所需炮眼长度（m）开挖方法湿式凿岩一字合金钻头净钻时间（min）湿式凿岩普通淬火钻头净钻时间（min）双人打眼（人工）路堑隧道导坑Ⅰ松土砂类土、腐殖土、种植土、中密的粘性土及砂性土、松散的水分不大的粘土，含有30mm以下的树根或灌木根的泥炭土用铁锹挖，脚蹬一下到底的松散土层Ⅱ普通土水分较大的粘土、密实的粘性土及砂性土、半干硬状态的黄土、含有30mm以上的树根或灌木根的泥炭土、碎石类土（不包括块石土及漂石土）部分用镐刨松，再用锹挖，以脚蹬锹需连蹬数次才能挖动Ⅲ硬土硬粘土、密实的硬黄土，含有较多的块石土及漂石土：各种风化成土块的岩石必须用镐先整个刨过才能用锹Ⅳ软石各种松散岩石、盐岩、胶结不紧的砾岩、泥质页岩、砂岩、煤、较坚实的泥灰岩、块石土及漂石土、软7以内0.2以内0.2以内2.0以内部分用撬棍或十字镐及大锤开挖，部分用爆破法的节理多的石灰岩开挖Ⅴ次坚石硅质页岩、砂岩、白云岩、石灰岩、坚实的泥灰岩、软玄武岩、片麻岩、正长岩、花岗岩15以内7～200.2～1.00.2～0.42.0～3.5用爆破法开挖Ⅵ坚石硬玄武岩、坚实的石灰岩、白云岩、大理岩、石英岩、闪长岩、粗粒花岗岩、正长岩15以上20以上1.0以上0.4以上3.5以上用爆破法开挖任务二路基边坡设计与防护技术一、路基边坡设计确定路基边坡坡率是路基设计的基本任务。为保证路基稳定，路基两侧作成具有一定坡度的坡面。公路路基边坡的坡度，用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H＝1，如图2-2，H:b＝1:O.5(路堑边坡）或1:1.5（路堤边坡），通常用1:m或1:n表示其比率（称为边坡坡率)，图中m＝O.5，n＝1.5。路基边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度，关系到路基的稳定和工程投资。如何恰当的设计边坡坡率，既使路基稳定，又节省造价，在路基横断面设计中至关重要。一般路基的边坡坡率可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值采用。（一）路堤边坡根据路堤填料不同，路堤边坡分为土质和石质两种情况。1.土质路堤边坡路堤的边坡坡度，应根据填料的物理力学性质、边坡高度和工程地质条件确定。当地质条件良好，边坡高度不大于20m时，其边坡坡率按表2-3选用。对于浸水路堤，设计水位以下部分视填料情况，边坡坡率采用1:1.75～1:2，在常水位以下部分可采用1:2～1:3，并视水流情况采取加固措施。路堤边坡坡率表表2-3填料类别边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）图2-2路基边坡坡度示意图细粒土1：1.51：1.75粗粒土1：1.51：1.75巨粒土1：1.31：1.52.石质路堤边坡当公路沿线有大量天然石料或开挖路堑的废石方时，可以用来填筑路堤，填石路堤可采用与土质路堤相同的路堤断面形式，填石路堤的边坡率应根据填石料种类、边坡高度和基底的地质条件确定。当采用易风化岩石和软质岩石填筑路堤时，边坡坡率应按土质路堤边坡设计。在路堤基底良好、边坡高度不大于20m时，填石路堤边坡坡率不宜陡于表2-4及表2-5规定。当路基全部用25cm左右的石块砌筑，且边坡采用码砌的路堤，其边坡坡度应根据具体情况决定，亦可参考表2-4采用。填石路堤边坡坡率表表2-4填石料种类边坡高度(m)边坡坡率全部高度上部高度下部高度上部下部硬质岩石208121：1.11：1.3中硬岩石208121：1.31：1.5软质岩石208121：1.51：1.75岩石分类表表2-5岩石类型单轴饱和抗压强度（MPa）代表性岩石硬质岩石≥601.花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩类；2.硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩类；1.片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩类中硬岩石30～60软质岩石5～301.凝灰岩等喷出岩类；2.泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、泥岩等沉积岩类；3.云母片岩或千枚岩等变质岩类陡坡上的路基填方可采用砌石(图1-2-3d)。砌石应用当地不易风化的开山片石砌筑。砌石顶宽不小于O.8m，基底以1:5的坡率向路基内侧倾斜，砌石高度H一般为2～15m，墙的内外坡度依砌石高度，按表2-6选定。砌石边坡坡率表表2-6序号砌石高度(m)内坡坡率外坡坡率1≤5l:O.31:O.52≤101:O.51:O.673≤151:0.61:0.75对于边坡高度大于20m的高路堤，其边坡形式和坡率应根据填料的物理力学性质、边坡高度、车辆荷载和工程地质条件等经稳定性计算，并结合工程经验分析确定。（二）路堑边坡路堑边坡坡率与边坡的高度、坡体土石性质、地质构造特征、岩石的风化和破碎程度、地面水和地下水等因素有关。1.土质路堑边坡土质路堑边坡形式及坡率应根据边坡高度、工程地质与水文地质条件、排水措施、施工方法，结合稳定的自然山坡和人工边坡的经验数据及力学分析综合确定。土质路堑边坡形状可分为直线形、上陡下缓折线形、上缓下陡折线形和台阶形四种形式。根据土的组织结构、均匀、密实程度和可塑状态及边坡高度，合理选择。当边坡高度不大于20m时，土质挖方边坡坡度可参照表2-7，和表2-8确定。土质挖方边坡坡率表表2-7土的类别边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土1：1中密以上的中砂、粗砂、砾砂1：1.5卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1：0.75中密1：1注：①黄土、红粘土、高液限土、膨胀土等特殊土质挖方边坡形式及坡度按特殊路基规定确定；②土的密实程度的划分见表1-2-11。土的密实程度划分表表2-8分级试坑开挖情况较松铁锹很容易铲人土中，试坑坑壁容易坍塌中密天然坡面不易陡立，试坑坑壁有掉块现象，部分需用镐开挖密实试坑坑壁稳定，开挖困难，土块用手使力才能破碎，从坑壁取出大颗粒处能保持凹面形状胶结细粒土密实度很高，粗颗粒之间呈弱胶结，试坑用镐开挖很困难，天然坡面可以陡立2.岩石路堑边坡岩石路堑边坡形式及坡率，应根据工程地质构与水文地质条件、边坡高度、施工方法，结合自然稳定边坡和人工边坡的调查综合确定。必要时，采用稳定性分析方法予以检算。当岩质路堑边坡高度不大于30m时，无外倾软弱结构面的边坡可根据这些因素按表2-9及表2-10确定岩体类型，按表2-11确定边坡坡率。岩石边坡岩体分类表表2-9判定条件边坡岩体类型岩体完整程度结构面结合程度结构面产状直立边坡自稳能力Ⅰ完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°30m高边坡长期稳定，偶有掉块Ⅱ完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角75°～35°15m高的边坡稳定，15～30m高的边坡欠稳定完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°较完整结构面结合良好或一般或差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角小于35°，有内倾结构面边坡出现局部塌落Ⅲ完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35°～75°8m高的边坡稳定，15m高的边坡欠稳定较完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角75°～35°较完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°较完整(碎裂镶嵌)结构面结合良好或一般结构面无明显规律Ⅳ较完整结构面结合差或很差外倾结构面以层面为主，倾角多为35°～75°8m高的边坡不坡稳不完整(散体、碎裂)碎块间结合很差注：①边坡岩体分类中未含由软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡；②Ⅰ类岩体为软岩、较软岩时，应降为Ⅱ类岩体；③当地下水发育时，Ⅱ、Ⅲ类岩体可视具体情况降低一档；④强风化岩和极软岩可划为Ⅳ类岩体；⑤表