本課程的內容：2021/10/10星期日1

課程的具體內容概論路基工程部分路基的力學特點及影響因素一般路基設計路基邊坡穩定性分析路基防護與加固擋土墻設計路基排水設計2021/10/10星期日2

課程的具體內容路面工程部分路面結構組成路面材料的力學性質塊料路面、碎礫石路面無機結合料穩定路面瀝青路面及其設計方法水泥混凝土路面及其設計方法2021/10/10星期日3本課程的重點和難點:（1）邊坡穩定性分析；（2）擋土墻設計；（3）瀝青路面結構設計理論與方法；（4）水泥路面設計理論與方法。

課程的具體內容2021/10/10星期日4§1-1、路基路面的性能要求1.承載能力

包括強度和剛度兩個方面。2.穩定性在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地層結構的受力狀態，從而造成路基失穩；大氣降水、大氣周期性變化對穩定性的影響。3.耐久性道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度是影響行車安全、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。5.表面抗滑性能

保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全?！膦窀耪?021/10/10星期日5公路用土一般根據土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦物成分或其余物質的含量、土的塑性指標等進行劃分；我國的公路用土依據土的顆粒組成特征、土的塑性指標和土中有機質存在的情況進行土類劃分。土的種類：我國公路用土分類總體系包括巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土四類，并進一步細分為11種。§1-2、路基土的分類2021/10/10星期日6各類土的工程性質1、巨粒土：強度和穩定性很高，是筑路的良好材料，也可用于砌筑邊坡。2、級配良好的礫石混合料：除可填路基外，可用于中級路面或高級路面的基層、底基層。3、砂土：無塑性，強度與水穩性好，但粘結性小，易松散，可摻少量粘土，利于壓實。4、砂性土：既有一定數量粗顆粒，又有一定數量的細粒，級配適宜，為理想的填料。2021/10/10星期日75、粉性土：毛細作用強烈，易造成凍脹翻漿，屬于不良公路用土。6、粘性土：在適合含水量下應充分壓實和在良好的排水條件下，筑成路基也能穩定。7、重粘土：不透水，粘聚力特大，塑性很大，干燥時很堅硬，施工難開挖與破碎。

作為路堤填料，砂性土最優，粘性土次之，粉性土屬不良材料，重粘土也為不良材料。此外，還有一些特殊土類，如有特殊結構的土、含有機質的土以及易溶鹽的土等，用以填筑路基時必須采取相應的技術措施。2021/10/10星期日8分三級區劃：1.一級區劃：按多年凍土、季節凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區、東部溫潤季凍區、黃土高原干濕過渡區、東南濕熱區、西南潮暖區、西北干旱區和青藏高寒區等七個大區；2.二級區劃：在一級區劃的基礎上，以潮濕系數K（年降雨量R/年蒸發量Z）為主要指標（分6個等級），還考慮氣候特征、地貌類型、自然病害等因素，將全國劃分為33個二級區劃和19個副區，共52個二級區劃。3.三級區劃：在二級區劃基礎上，由各地區根據當地具體情況再自行劃定。§1-3、公路自然區劃2021/10/10星期日9各自然區劃的筑路特點Ⅰ區——北部多年凍土區：道路設計原則——保溫。Ⅱ區——東部濕潤季凍區：路面結構要突出——防凍脹 與翻漿。Ⅲ區——黃土高原干濕過渡區：筑路的主要問題是黃土 的沖蝕與遇水濕陷。Ⅳ區——東南濕熱區：筑路的主要問題是水毀、沖刷和 滑坡。Ⅴ區——西南潮暖：該區土基軟濕，注意路基整體穩定 性。Ⅵ區——西北干旱區：氣候干燥，可采用瀝青混凝土層 解決砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地區風蝕和沙埋。Ⅶ區——青藏高寒區：有多年凍土，注意保溫設計，且 瀝青路面在日照下易老化。2021/10/10星期日10路基干濕類型劃分方法（1）已建公路：不利季節測定路床80cm內土層的含水 量，確定其平均稠度；按自然區劃、土類查表確定 分界稠度；比較平均稠度與分界稠度，確定干濕類 型。平均稠度計算方法：于路槽底面以下80cm內，每10cm取土樣測定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，按下式計算： §1-4、路基干濕類型2021/10/10星期日11與分界稠度相對應的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。即：H1相對應于wc1，為干燥和中濕狀態的分界標準；H2相對應于wc2，為中濕與潮濕狀態的分界標準；H3相對應于wc3，為潮濕和過濕狀態的分界標準。臨界高度參考值（見教材P19）（2）新建公路：用路基的臨界高度作為判別標準。新建道路時，按自然區劃、土類查表確定分界路基臨界高值，以此作為判別標準，與路基設計高度作比較，確定路基干濕類型。2021/10/10星期日12路基干濕類型路基平均稠度wc與分

界相對稠度的關系一般特性干燥wc

≥wc1路基干燥穩定，路面強度和穩定性不受地下水和地表積水影響。路基高度H≥H1中濕wc1>wc

≥wc2路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區內，路基高度H2≤H<H1潮濕wc2

≥wc

≥wc3路基上部土層處于地下水或地表積水毛細影響區內，路基高度H3≤H<H2過濕wc

<wc3路基極不穩定，冰凍區春融翻漿，非冰凍區彈簧，路基經處理后方可鋪筑路面，路基高度

H<H3原有公路新建公路2021/10/10星期日13標準軸載的確定

標準軸載－－作為路面交通分析和結構設計的軸重，

其它軸重要按一定的原則換算為設計的軸重。

確定方法：1、我國采用BZZ--100KN為標準軸載?！?-5、行車荷載2021/10/10星期日14當量圓半徑δ可以按下式確定。因為式中：P——作用在車輪上的荷載，kN；p——輪胎接觸壓力，kPa； δ——接觸面當量圓半徑，m。

P

p

車輪荷載當量圓半徑2021/10/10星期日15對于雙圓式對于單圓式對于BZZ-100kN,P=700kPa所以,d=0.213m,D=0.320m2021/10/10星期日16路基工程部分路基的力學特點及影響因素一般路基設計路基邊坡穩定性分析路基防護與加固擋土墻設計路基排水設計§Ⅱ路基部分2021/10/10星期日17

§1-1路基工作區

概念：在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應力σz與路基土自重引起的垂直應力相比所占比例很小，僅為1／10～1／5時，該深度Za范圍內的路基稱為路基工作區。該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。 確定：路基工作區深度Za可以用下式計算。3KnP

Za

§1路基的力學特點2021/10/10星期日18§1-2土基的承載能力

路基作為路面結構的基礎，它的抵抗車輪荷載能力的大小，主要決定于路基頂面在一定應力級位下抵抗變形的能力。用于表征土基承載力的主要參數指標： 回彈模量 地基反應模量 加州承載比(CBR)2021/10/10星期日19基本內容：1、路基的類型與構造；2、路基設計；3、路基附屬設施。重點：路基設計。§2一般路基設計2021/10/10星期日20§2-1路基的類型與構造2021/10/10星期日21§2-2路基設計2021/10/10星期日22§2-3路基附屬設施1、取土坑與棄土堆2021/10/10星期日23§2-3路基附屬設施2021/10/10星期日243、堆料坪與錯車道?1.堆料坪：路面養護用礦質材料就近選擇路旁合適地點堆放備用。高等級路面一般采用集中堆放料場。?2.錯車道：單車道公路由于雙向會車和相互避讓的需要，常每隔200～500m設置錯車道一處。§2-3路基附屬設施2021/10/10星期日25§3路基邊坡穩定性分析基本內容：1、三類滑動面的基本驗算方法；（直線滑動面的換算方法與示例、曲線滑動面的驗算方法與示例、折線滑動面的驗算）2、幾種特定條件下的路基邊坡穩定性驗算。（浸水路堤的邊坡穩定驗算方法與示例、軟土路堤的邊坡穩定驗算與示例）重點：直線滑動面的驗算方法。2021/10/10星期日26§3-1直線滑動面的邊坡穩定性分析2021/10/10星期日272021/10/10星期日282021/10/10星期日29§3-2

曲線滑動面的邊坡穩定性分析2021/10/10星期日302021/10/10星期日312021/10/10星期日322021/10/10星期日332021/10/10星期日342021/10/10星期日35§4路基防護與加固基本內容：1、坡面防護；2、堤岸防護與加固。3、軟土地基加固2021/10/10星期日36§5擋土墻設計基本內容：1、概述；（擋土墻的用途、類型與特點，重力式擋土墻的構造與布置，擋土墻的基礎要求與類型）2、土壓力計算；（作用于擋土墻的力系、特定條件下的土壓力計算、土壓力的簡易計算）3、重力式擋土墻的設計與穩定性驗算。（行車荷載的換算、滑動與傾覆穩定性、地基應力與墻身應力、示例）重點：重力式擋土墻的設計與穩定性驗算。2021/10/10星期日37§5-1擋土墻土壓力計算

一、作用在擋土墻上的力系主要力系有：1、擋土墻自重G及墻上恒載2、墻后土體的主動土壓力Ea （包括作用在墻后填料破裂棱 體上的荷載，簡稱超載）3、基地的法向反力N及摩擦力T4、墻前土體的被動土壓力Ep2021/10/10星期日38計算擋土墻壓力Ea，首先要確定產生最大土壓力的破裂面，求出破裂角θ。但是這在事先并不知道，必須進行試算。試算時，通常先假定破裂面位置通過荷載中心，按此圖式及相應的計算公式算出θ角，與原假定的破裂面位置作比較，看是否相符。如與假定不符，應根據計算的θ角重新假定破裂面，重復以上計算，直至相符為止，最后根據此破裂角計算最大主動土壓力。2021/10/10星期日39§5-2

車輛荷載的換算及計算參數車輛荷載換算（1）按墻高確定的附加荷載強度進行換算將汽車荷載按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料相同的均布土層。q：附加荷載強度：墻高小于等于2m,取20kN/m;墻高大于等于10m,取10kN/m墻高H在2～10m，進行線性內插2021/10/10星期日40（2）根據破裂棱體范圍內布置的車輛荷載換算。其中：2021/10/10星期日41?擋土墻的一般破壞形式及原因：

1)擋土墻沿基底滑動而造成的破壞（基底抗滑力不足）；

2)擋土墻繞墻趾轉動所引起的傾覆（抗傾覆力矩不足）；

3)因基礎產生過大或不均勻的沉陷而引起的墻身傾斜；

4)因墻身材料強度不足而產生的墻身剪切破壞。擋土墻驗算§5-3重力式擋土墻設計2021/10/10星期日42?墻身截面強度驗算時驗算截面位置2021/10/10星期日43（一）增加抗滑穩定性1.設置傾斜基底3.采用人工基礎2.采用凸榫基礎4.加大擋墻尺寸（二）增加抗傾覆穩定性的方法

1.展開墻趾 2.改變墻面及墻背坡度 3.改變墻身斷面類型 4.加大擋墻尺寸（三）提高基底承載力或減小基底應力1.采用人工基礎2.采用擴大基礎§5-4

、增加擋土墻穩定性的措施2021/10/10星期日44路基排水工程地面排水地下排水1.邊溝2.截水溝3.排水溝4.跌水與急流槽5.倒虹吸與渡水槽6.蒸發池1.暗溝2.滲溝3.滲井盲溝管式滲溝洞式滲溝§6路基路面排水設計2021/10/10星期日451)路界地表排水：

(1)路面表面排水橫坡漫流、攔水帶+急流槽、u形溝+急流槽 (2)中央分隔帶排水中央分隔帶滲水、超高路段排水2)路面內部排水：

(1)路面邊緣排水

(2)透水基(墊)層排水

(3)多孔隙面層排水路面排水工程：2021/10/10星期日46路面工程部分路面結構組成路面材料的力學性質塊料路面、碎礫石路面無機結合料穩定路面瀝青路面及其設計方法水泥混凝土路面及其設計方法§Ⅲ路面部分2021/10/10星期日47§1-1、路面橫斷面路面橫斷面由行車道、硬路肩和土路肩組成。隨道路等級不同而不同。§1路面結構組成2021/10/10星期日48§1-2、路面結構分層及層位功能行車荷載和自然因素對路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，所以路面結構常分層鋪筑，劃分為面層、基層、墊層。路面結構層次劃分示意圖i－路拱橫坡度；1－面層；2－基層（有時包括底基層）；3－墊層；4－路緣石；5－加固路肩；6－土路肩2021/10/10星期日49一、路面類型【按照材料組成分類】土路面砂石路面塊體路面瀝青路面水泥路面復合式路面§1-3、路面的等級與分類2021/10/10星期日50二、等級劃分

按使用品質、材料組成及結構強度與穩定性，路面 分為四級2021/10/10星期日51三、路面分類按結構的力學性能和設計方法的相似性分類：1、柔性路面2、剛性路面3、半剛性路面2021/10/10星期日52松散碎（礫）石料類別§2塊料路面、碎礫石路面2021/10/10星期日53(一)純碎石材料—按嵌擠原則產生強度1.強度構成：主要取決于剪切面上的法向應力和材料的內摩阻角。由三項因素構成：a.粒料表面的相互滑動摩擦；b.體積膨脹而需克服的阻力；c.粒料重新排列需克服的阻力。2.破壞形式：顆粒間產生相對運動。3.與強度相關的材料因素：形式、尺寸、均勻性、粗糙度、壓實程度(下層的剛度和邊緣約束情況)等。4.特點：透水性好，不易冰凍、不易壓實。2021/10/10星期日54(二)土-碎(礫)石混合料—按嵌擠原則或密實原則產生強度1.強度構成：主要靠顆粒之間通過壓實而得到嵌擠 (鎖結)作用，同時還部分依靠細料所提供的粘結作用。2.與強度和剛度相關的因素：顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度以及細料的物理性質。3.強度組成原則：根據粗集料和細集料的比例不同，組成強度的原則不同。a.含少量或不含細料：按嵌擠原則；b.含適量的細料：按骨架密實原則；c.含大量細料：按密實原則。2021/10/10星期日55塊料路面的強度構成：主要借基礎的承載力和石塊與石塊之間的摩擦力所構成。§2-2、塊料路面2021/10/10星期日56§3無機結合料穩定路面基本內容：

石灰土基層（特性，強度形成原理）；水泥土基層（特性，強度形成原理）；工業廢渣基層（種類，使用）。重點：石灰土、水泥土基層的特性、強度形成原理。2021/10/10星期日57§3-1石灰穩定類基層(底基層)石灰穩定類基層--在粉碎的土和原狀松散的土(包括各種 粗、中、細粒土)中摻入適量的石灰和水，按照一定 技術要求，經拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實及養 生，其抗壓強度符合規定要求的路面基層。一、石灰穩定土強度形成原理1)離子交換作用--石灰在溶液中電離出來的鈣離子(Ca2+)就與土中的鈉、氫、鉀離子產生離子交換作用。高價陽離子置換低價陽離子，結合水膜變薄，土?？康酶?，塑指減小，粘性降低。使土發生初期變化的主要原因。2)結晶作用--生成氫氧化鈣結晶網格，具有水硬性。2021/10/10星期日583)火山灰作用--熟石灰的游離Ca2+與土中的活性氧化硅SiO2和氧化鋁Al2O3作用生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣的化學反應，是石灰土獲得強度和水穩定性的基本原因。4)碳酸化作用--在土中的Ca(OH)2與空氣中的二氧化碳作用，大大提高了土的強度和整體性。

初期，主要表現為土的結團、塑性降低、最佳含水量增加和最大密實度減少等。后期主要表現為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩定性。2021/10/10星期日59一、強度形成原理1)水泥的水化作用在水泥穩定土中，首先發生的是水泥自身的水化反應，從而產生出具有膠結能力的水化產物，這是水泥穩定土強度主要來源。 硅酸三鈣：2C3S十6H20→C3S2H3十3CH 硅酸二鈣：2C3S十4H2O→C3S2H3十CH 鋁酸三鈣：C3A十6H2O→C3AH6

鐵鋁酸四鈣：C4AF十7H2O→C4AFH7

水泥水化生成的水化產物，在土的孔隙中相互交織搭接，將土顆粒包覆連接起來，使土逐漸喪失了原有的塑性等性質，并且隨著水化產物的增加，混合料也逐漸堅固起來?！?-2水泥穩定類基層2021/10/10星期日602)離子交換作用

水泥水化后形成高濃度Ca(OH)2溶液中的Ca2+替換粘土顆粒表面的低價鉀、鈉離子。這與石灰土的一樣。3)化學激發作用

Ca(OH)2對粘土礦物的激發作用，將進一步提高水泥穩定土的強度和水穩定性。

4)碳酸化作用

Ca(OH)2十CO2十nH2O＝CaCO3十(n十1)H2O 碳酸鈣生成過程中產生體積膨脹，也可以對土的基體起到填充和加固作用。2021/10/10星期日61一.工業廢渣基層的主要類型石灰煤渣基層(簡稱二渣)——用煤渣和石灰按一定配合比、加水拌和、攤鋪、碾壓而成的基層。在二渣中加入一定量的粗骨料成為三渣。石灰水淬渣基層(簡稱水淬渣基層)——水淬化鐵爐渣與石灰按一定配合比混合，加水拌勻、攤鋪、碾壓而成的基層。石灰粉煤灰土基層(二灰土)——以石灰、粉煤灰與土按一定配合比混合，加水拌勻、攤鋪、碾壓并養護而成型的一種基層結構?！?-3工業廢渣基層2021/10/10星期日62二.強度形成CaO(或MgO)+H2O→Ca(或Mg)(OH)2CaO(或MgO)+H2O＋CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2→xCa(或Mg)O·ySiO2·zH2OCa(或Mg)(OH)2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zH2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zSiO2·wH2O2021/10/10星期日63§4瀝青路面及其設計方法重點：柔性路面結構組合設計；

我國現行柔性路面厚度設計方法、強度指標。2021/10/10星期日64§4-1

概述2021/10/10星期日65§4-1

概述2021/10/10星期日66§4-1

概述2021/10/10星期日67§4-1

概述2021/10/10星期日68§4-1

概述2021/10/10星期日69§4-1

概述2021/10/10星期日70§4-2

彈性層狀體系理論2021/10/10星期日71§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日72§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日73§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日74§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日75§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日76§4-3

瀝青路面設計方法2021/10/10星期日77§4-4瀝青路面改建設計2021/10/10星期日78注意：2021/10/10星期日79§4-5多層路面換算（1）計算彎沉時的多層路面換算（2）計算上層底面拉應力的多層路面換算（3）計算中層底面拉應力的多層路面換算2021/10/10星期日802021/10/10星期日81§5水泥混凝土路面及其設計方法1、剛性路面的工作特征；2、剛性路面的計算參數；3、彈性地基板理論；（荷載應力與溫度應力）4、我國剛性路面板厚設計方法；5、剛性路面板平面尺寸設計。（平面尺寸擬定，應力驗算）基本內容：1、我國剛性路面板厚設計方法；重點：2021/10/10星期日82§5-1概述

一、水泥混凝土路面的類型1.定義:采用水泥混凝土作為面層材料的一種路面。2.類型:1)普通混凝土（素混凝土）2)鋼筋混凝土3)連續配筋混凝土4)預應力混凝土5)裝配式混凝土6)鋼纖維混凝土7)混凝土小塊鋪砌2021/10/10星期日83§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日84§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日85§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日86§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日87§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日88§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日89§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日90§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日91§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日92§5-2接縫的構造與布置2021/10/10星期日93水泥混凝土路面平面布置圖縮縫＋傳力桿縱縫＋拉桿脹縫＋滑動傳力桿＋角隅鋼筋2021/10/10星期日94§5-3水泥路面設計概述2021/10/10星期日95§5-4水泥路面的應力分析2021/10/10星期