第一章-总论(2).ppt

土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积形成过程形成过程形成条件形成条件物理、力物理、力学性质学性质 风化风化岩石岩石地球土土地球影响影响第四节第四节 路基土的分类路基土的分类铁道部铁道部交通部交通部 “公路工程公路工程土工试验规程土工试验规程”建设部建设部 （土的（土的颗粒组成颗粒组成、塑性指标、有机质含量）、塑性指标、有机质含量）土的种类土的种类我国公路用土分类总体系包括我国公路用土分类总体系包括巨粒土巨粒土、粗粒土粗粒土、细细粒土粒土和和特殊土特殊土四类，计四类，计12种种 第四节第四节 路基土的分类路基土的分类土的分类标准土的分类标准我国的公路用土依据我国的公路用土依据土的颗粒组成特征土的颗粒组成特征、土的塑性指标土的塑性指标和和土中有机质土中有机质存在的情况存在的情况进行土类划分进行土类划分。土的种类土的种类我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，计计12种种。1 1、土的分类标准、土的分类标准土类区分的依据土类区分的依据一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例在在50%以上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土、以上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土和冻土，前三者按盐渍土和冻土，前三者按特殊塑性图特殊塑性图上的位置定名，上的位置定名，盐渍土按含盐百分率分类。盐渍土按含盐百分率分类。碎石在土类中的位置碎石在土类中的位置碎石是人工开采的土类，一般与砾相近。碎石是人工开采的土类，一般与砾相近。2 2、各种土类的区分、各种土类的区分依据依据巨粒土和粗粒土巨粒土和粗粒土粒组含量粒组含量级配指标级配指标细粒土细粒土塑性图塑性图第四节第四节 路基土的分类路基土的分类 3 3、土的粒组组成、土的粒组组成 不同粒组的划分界限及范围不同粒组的划分界限及范围 其中以其中以0.075mm作为作为细粒组与粗粒组细粒组与粗粒组的分界，以的分界，以60mm作为作为粗粒组与巨粒组粗粒组与巨粒组的分界，而的分界，而2mm是是粗粒组中的砾与砂粗粒组中的砾与砂粒粒的区分界限，的区分界限，0.002mm是是粘粒与粉粒粘粒与粉粒的区分界限。的区分界限。粒组划分 M 巨粒土巨粒土 粗粒土粗粒土 细粒土细粒土 特殊土特殊土巨粒组巨粒组 50%（60mm）粗粒组粗粒组 50%（0.074-60）细粒组细粒组 50%（0.074）4 4、各种土类的区分、各种土类的区分粗粒土粗粒土巨粒土巨粒土4 4、各种土类的区分、各种土类的区分粗粒土粗粒土细粒土细粒土例题：大连市预修建开发区某段公路，现场实际考例题：大连市预修建开发区某段公路，现场实际考察采取现场土样，筛分试验结果如下表：试确定该察采取现场土样，筛分试验结果如下表：试确定该地土质情况。地土质情况。筛孔（mm）2006020.0740.002筛底筛余（g）050.3464.7342.4127.515.4解：土样的总质量为解：土样的总质量为粗粒组含量为（粗粒组含量为（464.7+342.4）/1000.3=80.7%所以属于粗粒土，又砾粒组含量所以属于粗粒土，又砾粒组含量2.0 1级 过湿 2.0K1.5 2级 中湿 1.5K1.0 3级 润湿 1.0K0.5 4级 润干 0.5K0.25 5级 中干 0.25K 6级 过干 3、我国的公路自然区划不同地区自然条件的差异同公路建设关系密切不同地区自然条件的差异同公路建设关系密切路基路面与地势地貌、地质、水文、水热及土质等不同路基路面与地势地貌、地质、水文、水热及土质等不同区划特征紧密相关区划特征紧密相关各区划有各自不同的设计注意点（见各区划有各自不同的设计注意点（见P14)4、区划与路基路面设计的相关性七个一级自然区区-北部多年冻土区区-东部温润季冻区区-黄土高原干湿过渡区 GBJ25-90湿陷性黄土地区建筑规范区-东南湿热区区-西南潮暖区区-西北干旱区区-青藏高寒区第六节第六节 路基的水温状况与干湿类型路基的水温状况与干湿类型11、路基的水温状况、路基的水温状况（1）路基水的来源 原始土具有的自然含水量；大气降水；地面水；地下水；毛细上升水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水（2）路基水温状况及其变化 地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀与翻浆现象。11、路基的水温状况、路基的水温状况冻胀丘冻胀丘Pingo热融热融 thaw温度造成温度造成路基体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水泥砼路面的温度应力及条块分割；的温度应力及条块分割；温度造成温度造成沥青混凝土路面沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。的塑性变形累积及低温开裂。（3 3）温度对路基路面稳定的影响）温度对路基路面稳定的影响路面开裂路面开裂湿度对路基的影响：湿度对路基的影响：湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型基的干湿类型。湿度对路面的影响：湿度对路面的影响：水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性。路面破坏，并可进一步加剧路面透水性。（4 4）湿度对路基路面稳定的影响）湿度对路基路面稳定的影响5 路基干湿类型 干燥、中湿、潮湿、过湿干燥、中湿、潮湿、过湿 路基在最不利季节所处的干湿状态路基在最不利季节所处的干湿状态 注意：为了保证路基路面结构的稳定性，一般注意：为了保证路基路面结构的稳定性，一般 要求路基处于干燥或要求路基处于干燥或中湿状态。中湿状态。路基的干湿类型的确定原有公路原有公路稠度稠度 方法：方法：按不利季节路床表面以下按不利季节路床表面以下80cm80cm深度内的深度内的原状土的原状土的平均稠度与分界稠度平均稠度与分界稠度相比较来确定。相比较来确定。平均稠度平均稠度：于路床表面以下：于路床表面以下80cm80cm内，每内，每10cm10cm取土样测定取土样测定其天然含水量、塑限含水量和液限含水量用下式确定。其天然含水量、塑限含水量和液限含水量用下式确定。分界稠度分界稠度：判断土体干燥与中湿、或中湿与潮湿、潮湿：判断土体干燥与中湿、或中湿与潮湿、潮湿与过湿的分界值。与过湿的分界值。查表查表1-7(P17)1-7(P17)路基干湿类型稠度：土的含水量与土的液限之差除以土的塑限稠度：土的含水量与土的液限之差除以土的塑限与液限之差。与液限之差。塑限塑限p液限液限l稠度界限稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形态粘性土的稠度反映土中水的形态固态或固态或半固态半固态塑态塑态 流态流态 强结合水膜最大强结合水膜最大出现自由水出现自由水强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水稠度状态稠度状态含水量含水量土中水的形态土中水的形态w缩限缩限s对于对于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同稠度可能不同不同的粘土，p、L 大小不同wpwwL液性指数液性指数定义：定义：IL1坚硬状态坚硬状态可塑状态可塑状态流流 态态0.00 0.250.25-0.750.75 1.00硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑天然稠度天然稠度用于划分路基的干湿状态用于划分路基的干湿状态塑性指数塑性指数吸附结合水的能力；粘性大小；大致反映粘土颗粒含量吸附结合水的能力；粘性大小；大致反映粘土颗粒含量 路基干湿类型的划分标准表1-7路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区弹簧，路基经处理后方可铺筑路面，路基高度过湿路基上部土层处于地下水或地表积水毛细影响区内，路基高度潮湿路基上部土层处于地下水或地表水影响的过渡带区内，路基高度中湿路基干燥稳定，路面强度和稳定性不受地下水和地表积水影响。路基高度 干燥一般特性路基平均稠度路基平均稠度 与分与分界相对稠度的关系界相对稠度的关系路基干湿类型计算示例（例（例2.1）某公路位于浙江省温州市某地区，在最不利季节，现场）某公路位于浙江省温州市某地区，在最不利季节，现场测得路床顶下测得路床顶下80cm内各土层的含水量内各土层的含水量(如表如表2-3-1)。已知路基采用。已知路基采用粘性土填筑，己测得其塑限为粘性土填筑，己测得其塑限为23，液限为，液限为33，试判断路基的，试判断路基的干湿类型。干湿类型。解：平均含水量为路基的干湿类型的确定新建公路新建公路方法方法：路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的高度与路基临路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的高度与路基临界高度相比较。界高度相比较。路基临界高度路基临界高度：在不利季节当路基分别处于干燥、中湿和潮湿状态在不利季节当路基分别处于干燥、中湿和潮湿状态时，路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的最小高度时，路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的最小高度H，查，查表表1-9得到。得到。路基临界高度与土的分界稠度是相互对应的，根据路基临界高度与土的分界稠度是相互对应的，根据H判断路基的判断路基的干湿类型见表干湿类型见表1-8（根据和路基填土高度比较）（根据和路基填土高度比较）路基填土高度：路肩边缘至原地面的高度。路基填土高度：路肩边缘至原地面的高度。例例2.2 2.2 某拟建公路位于公路自然区划某拟建公路位于公路自然区划3 3区，路基采用砂性土区，路基采用砂性土填筑，路面设计厚度为填筑，路面设计厚度为55cm55cm。该公路分为。该公路分为A A、B B两段，其中两段，其中 A A段段没有地表积水，路面距离天然地面平均高度为没有地表积水，路面距离天然地面平均高度为1.6m1.6m。经过调查。经过调查得知地下水的水位距离天然地面为得知地下水的水位距离天然地面为0.5m0.5m；B B段为沿河段浸水路段为沿河段浸水路基，常年水位距离路面基，常年水位距离路面1.8m1.8m。试判断。试判断A A段和段和B B段路的干湿类型。段路的干湿类型。解：A段：路床距离天然地表为1.5-0.550.95(m)。路床距离地下水位为第六节 路基的水温状况与干湿类型讨论：路基干湿类型如何保证？新建公路：路基处于设计阶段，如何保证路基满足规定的干湿类型？已建公路：路基处于潮湿状态，如何使其满足干燥或中湿状态？第七节第七节 土基的受力特征及要求土基的受力特征及要求Asphalt concrete路基自重应力：路基自重应力：路基任意点：路基任意点：第七节第七节 土基的受力特征及要求土基的受力特征及要求 1、路基受力状况、路基受力状况车轮荷载应力：车轮荷载应力：1）均布荷载）均布荷载 2）集中荷载）集中荷载2.路基工作区路基工作区(Subgrade Work Zone)在路基某一深度在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应处，当车轮荷载引起的垂直应力力 与路基土自重引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力 相比所占比相比所占比例很小，仅为例很小，仅为1/10-1/5时，该深度时，该深度Za范围的路基范围的路基称为路基工作区。称为路基工作区。该深度该深度Za随车辆荷载增大而随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。的增加而减小。工作区深度和路基高度工作区深度和路基高度当路基工作区深度当路基工作区深度路基填土高度路基填土高度当路基工作区深度当路基工作区深度路基填土高度路基填土高度第七节第七节 土基的受力特征及要求土基的受力特征及要求2、路基工作区深度工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。