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前言路线：空间线（平面、纵面），决定行车的安全、舒适、经济、快捷；路基：按照路线位置和技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物；（承受荷载）路面：用硬质材料铺筑于路基顶面的层状结构；（承受荷载）三者的关系：路线的确定应考虑路基的稳定性；路面位于路基之上，强度和稳定性相互影响和维护。第一章总论1路基路面工程特点①土石方工程量大，耗费大量材料，造价较高②施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序③涉及面广：受自然因素和人为因素影响，变异性和不确定性大（水文地质情况复杂，气候多变）2工程上对路基路面的要求（1）对路基的要求：整体稳定；足够的强度，允许小变形；水温稳定性（2）对路面的要求：强度与刚度——承载能力；稳定性；耐久性；表面平整度；表面抗滑行性能；沙尘，噪音低综上：路基路面工程的基本性能：承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性3影响路基路面稳定的因素自然因素：地理条件：平原（保证排水设计和最小填土高度）山岭地质条件：岩石种类、层理、倾向、夹层、断层气候条件：温度、湿度日照、风力（材料老化和地下水位水文和水文地质条件：地表、地下材料类别：砂类土、粘性土、粉性土人为因素：设计（合理与否）；施工方法和养护与管理措施4路基土的分类及工程性质巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土巨粒土：高的强度和稳定性填筑路基和砌筑边坡砾石混合料（级配良好）：强度、稳定性、密实度高；填筑路基、铺筑中级路面、高级或次高级的基层或底基层砂土：无塑性，透水、粘性小，易松散，但压实后稳定性好强度大、水稳定性好；压实困难（振动法、掺入少量粘土）砂性土：粗细搭配，级配好，强度和稳定性高，理想的路基填筑材料粉性土：水稳定性差，毛细现象、易冻胀翻浆，不可用，需处理粘性土：粘性大，颗粒细，毛细现象，透水性差，可塑性强，干燥强度大，遇水承载力降低充分压实和良好的排水设计，可保证路基稳定重粘土：不透水，粘聚力强，施工干燥时，难以破碎；不可用5冻胀：积聚于面层下的水结冰后体积增大，使路基隆起而造成的路面开裂等破坏现象。翻浆：冻涨土在温度升高后融解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构产生较大变形，湿度很大的路基土会以泥浆的形式从冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。6公路自然区划区划定制原因和原则：原因：（1）自然条件影响道路建设；（2）自然条件大致相同的划分为一区，在同一区内从事公路规划、设计、施工、管理时，可相互参照原则：道路工程特征相似；地表气候区划差异性；自然气候因素既有综合又有主导作用8对新建公路：路基临界高度：指保证路槽底80cm上部土层处于某种干湿状态，在最不利季节路槽地面距地下水位或地面积水位的最小高度。9路面分层及层面功能面层：特性：直接承载→满足强度、稳定性要求：结构强度、变形能力、稳定性、耐磨、抗滑、平整材料：水泥混凝土；沥青混凝土；沥青混合料；碎石（掺土或不掺土）混合料基层：特性：承载、传递、扩散。材料：粒料类：碎砾石材料，片石，圆石、工业废渣和土、砂；无机结合料类：水泥稳定类，石灰稳定类，工业废渣稳定类沥青稳定类：热拌沥青碎石，沥青灌入碎石，乳化沥青碎石混合料分层：当基层较厚时，分两层施工：上基层，下基层材料不同时称底基层，设在基层之下，分担基层承重作用垫层：土基与基层之间作用：改善土基的温湿状况；扩散和传递由基层传递的荷载应力；防路基土挤入基层要求：水稳定性、隔温性能。材料：透水性（松散类）：砂，砾石，炉渣；稳定性（稳定类）：水泥或石灰稳定土注意（1）路面并不一定具有图示结构层次，可增可减。缓冲层：防止基层开裂反射面层；连结层：防止沥青面层沿基层滑移(2).路面结构层次的划分并非一成不变（旧路改造补强）(3).为保护沥青路面边缘，一般基层应较面层每边宽约0.25m，垫层较基层每边宽0.25m。10路面分类：按力学特性及设计方法柔性路面：总体刚度小，弯沉变形大，抗弯拉强度低如：粒料基层+沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层刚性路面：抗弯拉强度高，整体刚度大，处于板体工作状态，竖向弯沉小如：水泥混凝土路面半刚性路面：前期具有柔性路面力学性质，后期强度与刚度均大幅增长，但仍远小于水泥混凝土半刚性基层。如：用无机结合料和水硬性结合料修筑的基层第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质1行车荷载：我国规范规定：标准轴载BZZ-100的P=100/4kN，p=700KPad=0.213m,D=0.302m2路基工作区：在路基某一深度Za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1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区3土基的承载能力参数指标：回弹模量、地基反应模量、加州承载比土基回弹模量：反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，可应用弹性理论地基反应模量K定义：根据温克勒地基假定，土基顶面任一点的弯沉l仅与作用于该点的垂直压力p成正比，而同相邻点处压力无关，则压力p与弯沉l之比称为地基反应模量K，即：K=p/l加州承载比定义：承载力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高标准碎石为标准，以它们的相对比值表示4路基的变形、破坏1.路基沉陷路基沉陷：路基表面在垂直方向产生较大的沉落。路基沉缩：路基填料不当，填筑方法不合理，在路基内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下，引起路基沉缩。地基沉陷：原天然地面承载力极低，路基修筑前未处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出2.边坡滑塌溜方：由于少量土体延土质边坡向下移动所形成。滑坡：一部分土体在自重作用下沿某一滑动面滑动。滑坡原因：边坡坡度过陡；边坡坡脚被冲刷淘空；填土层次安排不当路堑滑坡原因：边坡高度和坡度与天然岩土层次性质不适应；粘性土层和蓄水的砂石层交替蕴藏；有倾向于路堑方向的斜坡层理存在3.碎落和崩塌：路堑边坡风化岩层表面，在大气温度、湿度以及冲刷、动力作用下，表面岩石从坡面剥落下来，向下滚落。4.路基沿山坡滑动：在较陡的山坡填筑路基，路基底部被水浸湿，坡角又未进行必要的支撑，在荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失稳。5.不良地质和水文条件造成的路基破坏：公路通过不良地质条件（如泥石流、溶洞等）和较大的自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致路基大规模破坏。5路基病害的防治①正确设计路基横断面②选择良好的路基用土③采取正确的填筑方式，充分压实路基④适当填高路基⑤正确进行排水设计⑥必要时设计隔离层、隔温层及砂垫层⑦采取边坡加固、修筑挡土结构物等防护技术措施6路面材料的力学强度特性抗剪强度、抗拉强度、抗弯拉强度、应力应变特性7累积变形：路面材料处于弹塑性工作状态，重复荷载作用引起塑性变形积累，累积变形超出一定限度时，出现破坏极限状态8关于疲劳的几个概念：疲劳特性：路面材料处于弹性工作状态，重复荷载作用下虽不产生塑性变形，但结构内部产生微量损伤，微量损伤达到一定限度时，路面结构发生疲劳断裂疲劳：对弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一次作用的极限应力时出现破坏，这种材料强度的降低现象称为疲劳。疲劳破坏：由于材料微结构局部不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用下微损伤逐步累积扩大，导致结构破坏。疲劳强度：出现疲劳破坏的重复应力值。疲劳极限：材料在应力重复一定次数后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此温度值为疲劳极限。第三章一般路基设计1一般路基：指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。2路基类型与构造类型：路堤、路堑和半填半挖路基（1）路堤构造要求：①矮路堤常在平坦地区取土困难时用，设计时应注意满足最小填土高度要求及压实度(compactness)要求。路基两侧设边沟。②填高不大时，h=2~3m,可在路基两侧设置取土坑，使之与排水沟渠结合。为保证边坡稳定，可在坡角与沟渠间预留1～2m的护坡道③天然地面横坡度较大时。可将其挖成台阶或设置石砌护脚④高路堤填方数量大，占地多，需个别设计。⑤高路堤或浸水路堤边坡可采用上陡下缓或台阶形式，护坡道及边坡防护及加固。（2）路堑（全挖路基、台口式路基、半山洞路基）①边坡根据高度可设置为直线或折线②坡脚处设边沟；上方设截水沟③边坡易风化时，坡脚处设碎落台；坡面进行防护④路堑以下天然地基保证压实度（3）半填半挖路基3路基设计方法：⑴路基宽度（行车道路面及其两侧路肩宽度之和）根据通行能力、交通量大小、道路等级、设计速度而定⑵路基高度设计要求：①路基上部土层应处于干燥或中湿状态。②尽量避免使用高路堤与深路堑。③尽量满足路基临界高度)的要求。④沿河浸水路堤高度应高出设计水位＋壅水高度＋波浪侵袭高度＋0.5m⑶路基边坡坡度影响因素：边坡土质、岩石性质、水文地质条件等自然因素和边坡高度⑷路基压实第四章路基边坡稳定性设计1假设：空间问题——平面问题⑴通常按平面问题来处理⑵松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。⑶粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。2边坡稳定分析时假设：⑴不考虑滑动土体本身内应力的分布。⑵认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑。⑶极限滑动面位置需要通过试算来确定。3边坡稳定性分析的计算参数（1）土的计算参数（2）边坡稳定性分析边坡的取值（3）汽车荷载当量换算边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以h。表示：4边坡稳定性力学分析法：一、直线法适用性：适用于砂土和砂性土，土抗力以内摩擦力为主，粘聚力很小。路堤、路堑、成层砂类土边坡二、圆弧法⑴适用性：边坡有不同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。⑵基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算整个滑动土体的稳定性。⑶基本假定：①一般假定土为均质和各项同性；②不考虑土体的内应力分布及各土条之间相互作用力的影响。③滑动面通过坡角；（4）基本步骤①确定圆心辅助线（具体方法见课本P77）②通过坡角任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的土条（一般取2~4m）。③计算每个土条的土重Gi，Gi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力Ni＝Gicosαi和平行于该面的切向分力Ti＝Gisinαi，αi＝sin-1(xi/R④计算每一小段滑动面上的反力，即内摩擦力Nif（f＝tgφi）和粘聚力cLi⑤以圆心o为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面上各力对o点的滑动力矩和抗滑力矩滑动力矩：抗滑动力矩：⑥求稳定系数K值miiiniiiniiimiiniiniiniisrGGcLGfTTRcLfNRMMK1111111sinsincos⑦再假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算相应的稳定系数K，取Kmin其对应的滑动面为极限滑动面。K值应在1.25～1.5之间。5陡坡路堤滑动的几种可能：当路堤修筑在陡坡上，且地面横坡度大于1：2.0或在不稳固的山坡上时，路基不仅要分析路堤边坡稳定性，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。第五章路基防护与加固1路基防护与加固的作用坡面防护(slopeprotection)：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿差变化影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变，从而保护边坡整体稳定性。常用坡面防护设施有植物防护和工程防护。堤岸防护与加固：主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，针对水流的破坏工作而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施有直接和间接两类。湿软地基加固：提高湿软地基承载力，以防路基沉陷、滑移或其他病害。加固关键在与治水和固结。2坡面防护一.植物防护（一）适用性：坡高不大，边坡比较稳定的土质坡面。（二）主要方法：1.种草①适用性：边坡坡度不陡于1：1，土质适于种草，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s边坡。2.铺草皮①适用性：坡面冲刷较严重，边坡较陡