第四章 路基材料特性

Wi (h1i sat h2i h3i )bi
以下游水位EF以下滑动土体中的孔隙 水为脱离体，其上作用力除滑弧面上 的静水压力（合力为P1）和坡面上的 静水压力（合力为P2）外，在重心位 置还作用有孔隙水的重力和土粒对浮 力的反作用力，二者的合力刚好为与 土体EFC同体积的水重，以GW1表示 。由于是静水，这三个力构成封闭的 力矢三角形（如图所示）。这说明P1 和P2的合力的大小刚好与土体EFC同 体积的水重相等，方向竖直向上。
B 1:n E 1:n 1:n h1 h2 h3 h
D C A
三、边坡稳定性分析方法 Analysis methods of slope stability
一）分析方法分类
（一）力学分析法 Mechanical methods
1、极限平衡法
• 假定失稳时的滑动面上土体为刚体，而且将其视为 脱离体，在极限平衡条件下对其进行各种力的分析 ，安全系数则是滑动面上抗滑力或者抗滑力矩与滑 动力或则滑动力矩之比值，一般计算方法是任意假 定滑动面来找到最小的安全系数，假定滑动面是否 合理则决定了计算的准确性。
M r R ci Li Ni tani FS MS R Wi Qi sin i
6）再假定几个可能的滑动面（可根据辅助线确定滑弧位置） ，计算相 应的K值，再确定Kmin
4.5H法
36º 法
四）公路路基设计规范JTG D30-2015方法
1. 简化Bishop法：用于路堤堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性分析。
①土体均质，各向同性
②任一土条两侧竖向力大小相等, 方向相反，作用在同一条直线上。
4.条分法基本步骤 procedure of slice method

2、大气温度及其对路基水温状况的影响
➢温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀； ➢温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割； ➢温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
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路面开裂
东南大学道路与铁道工程国家重点学科
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第一节 路基土的分类及工程特性
核心内容
➢路基土的分类 ➢路基土的工程性质 ➢路基填料的选择
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公路工程中常见的填料类型
➢①漂石、卵石（巨粒土）与粗砾石 ➢②土石混合料
➢③砾类土、砂类土
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第二节 路基的水温状况与干湿类型
核心内容
➢路基湿度的来源 ➢大气湿度及其对路基水温状况的影响 ➢路基干湿类型 ➢路基土的基质吸力与饱和度
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2、路基土的工程性质
➢ 认识清楚路基及路面底基层用土的工程性质，则可根据不同
的土类采取不同的工程技术措施： ➢ 级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料； ➢ 巨粒土是良好的路基材料； ➢ 砂性土是施工效果最优的路基建材； ➢ 粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材； ➢ 粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害； ➢ 特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理。

第二篇 第四章 刚性路面 2-4-1 第四章 刚性路面

第一节 刚性路面的特点、损坏现象和结构组合 一 刚性路面的优缺点： ㈠ 优点 1 强度高、刚度大、耐久性好： 混凝土路面具有较高的抗压强度和抗弯拉强度以及抗磨耗能力。 2 稳定性好 水泥混凝土路面的水稳性、热稳性均较好。 3 平整度和粗糙度好。 4 养护费用少、经济效益高。 5 色泽鲜明，反光能力强，有利于夜间行车。 ㈡ 缺点 1有接缝：板的接缝不但增加施工和养护的复杂性，且易引起行车跳动，影响行车的舒适性;接缝处理不当，导致板边和板角破坏。对水泥和水的需要量大。 2开放交通较迟。 3 挖掘和修补困难。 4 阳光下反光强，驾驶员感觉不舒服。 5 对超载敏感 6 施工前准备工作多。 二 水泥混凝土路面的损坏现象： 1 断裂：板内应力超过混凝土强度时板出现断裂。原因：应力大、板薄、板尺寸过大、混凝土板级配不合理。施工不良。 2 碎裂：出现在横向接缝两侧数十厘米的范围内。原因：胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能滑动、缝内嵌如硬物。 3 唧泥：汽车行至接缝处时，缝内溅出稀泥的现象。原因水分沿缝隙下渗，基层湿软，板脱空。 4 错台：横向接缝或裂缝两侧面板断部出现的竖向相对位移。原因：杂物进入后方板下。 5 拱起：混凝土路面面板在热膨胀受到约束时，某一接缝两侧的数块板突然出现向上的屈曲失稳现象称拱起。原因：硬物落入接缝，变形受限。 三 混凝土路面的设计内容； 1 材料组成设计。 2 路基和基层设计： 第二篇 第四章 刚性路面 2-4-2 3 板厚的确定

4 板平面尺寸的确定 5 接缝构造设计 6路肩和排水设计 四 水泥混凝土路面设计的基本步骤： 1 确定路面的结构层次 2 确定路面的设计参数 3 确定水泥混凝土板的厚度 4 确定水泥混凝土板的平面尺寸 5 确定接缝的构造 五 结构层的组合：面板、基层、垫层（不良地质水文条件下），板厚的推荐值见表2-4-1。 ㈠ 土基 理论分析表明，通过刚性面层和基层传到土基上的压力很小，一般不超过0.05MPa。然而，如果土基的稳定性不足，在水温变化的影响下出现较大变形，特别是不均匀沉陷，土基产生不均匀支承，使面板在受荷时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面破坏。 1 引起路基不均匀支承，可能由下列因素造成： ⑴不均匀沉陷 湿软地基未达充分固结;土质不均匀，压实不充分以及新老路基交接处处理不当。 ⑵ 不均匀冻胀 季节性冰冻地区，土质不均匀;路基潮湿条件变化。 ⑶ 膨胀土 在过干或过湿(相对最佳含水量)时压实;排水设施不良等。 2改善措施： ⑴ 把不均匀土掺配成均匀的土。 ⑵ 控制压实时的含水量接近最佳含水量，并保证压实度达到要求。 ⑶ 加强路基排水设施。 ⑷ 加设垫层，以缓和可能产生的不均匀变形对面层影响， ㈡ 垫层 在水温状况不良路段的路基与基层之间宜设置垫层。垫层应具有一定的强度和较好的水隐性，在冰冻地区尚应具有较好的抗冻性。 ㈢ 基层 理论计算和实践证明，采用整体性好(具有较高弹性模量)的材料修筑基层可保障混凝土路面第二篇 第四章 刚性路面 2-4-3 良好使用特性和延长路面使用寿命。设置基层，可以起到防止水泥、冰冻以及排除渗入的地表水、

Nb ( N 1)d ，其中b为车宽，可近似取3.5m（挂车
2 3.5 0.4 7.4
m；

（3）用4.5H法确定圆心辅助线。 arctan 13 25 18
27.5




在此取θ =25º（边坡倾斜角），有表得：β 1=25.5º， β 2=35º。据此两角分别坡脚和左顶点作直线相交O点，BO 的延长线即为滑动圆心辅助线。 （4）绘出三条不同位置的滑动曲线：一条通过坡脚和路 基中线，一条通过坡脚和路基的右边缘，一条通过坡脚和 距右边缘1/4路基宽独度处。 （5）滑动圆弧中心可通过试算确定，也可采用另一种方 法，即用直线连接可能滑弧的两端点（例如连接坡脚和右 边缘），并作此直线的中垂线相交于滑动圆心辅助线BO于 A点。A点即是该滑动曲线的中心。 （6）将圆弧范围土条分成8段，先由坡脚起每5m一段，最 后一段可能略少。

解： K min 2a f cot 2 a f a csc
其中
2c a H
f tan
2 12kPa 0.0992 3 22 KN / m 11m
f tan 0.8391 a 2c
H
cot 0.75 53.13
K
F G cos tg +cL T Gsin
直线法计算图
•先假定路堤边坡值，然后 通过坡脚A点 •假定3～4个可能的破裂面 ω i ，如图 4-3b ，求出相应 的稳定系数Ki值 •得出 K i 与 ω i 的关系曲线 ，如图4-3c •在K=f(ω )关系曲线上找 到最小稳定系数值Kmin， 及对应的极限破裂面倾斜 角ω 值。
力cLi（Ｌi为i小段弧长)。