第2章 行車荷載、環(huán)境因素與土基的承載能力(路基路面工程)

上節(jié)內(nèi)容回顧：1.道路工程的發(fā)展概況→路基路面工程的科研成果；2.路基路面的功能和要求：

(a)強度和剛度→抵抗荷載作用下產(chǎn)生的各種應力和長期荷載作用下產(chǎn)生的變形；(b)足夠的穩(wěn)定性；

(c)耐久性；

(d)表面平整性；(e)表面抗滑性.3.影響路基路面穩(wěn)定性因素

(a)自然因素(地質(zhì)和地理條件，氣候條件，水文及水文地質(zhì)，土的類別和強度)(b)人為因素(荷載作用，路基路面結(jié)構(gòu)，施工方法與質(zhì)量，養(yǎng)護措施)4.路基土的分類及工程性質(zhì)(根據(jù)塑性指標、顆粒組成、有機質(zhì)含量分為：巨粒土、粗粒土、細粒土、特殊土)5.公路自然區(qū)劃一級自然區(qū)劃：根據(jù)地理、地貌、氣候、土質(zhì)等因素劃分為7個區(qū)；二級自然區(qū)劃：以氣候和地形為主導因素，以潮濕系數(shù)為主要標志體系；三級自然區(qū)劃：以行政區(qū)域作為界限，有兩種區(qū)劃方法：按照地貌、水文和土類劃分；按照水熱、地理和地貌劃分。2/3/20236.路基的水溫狀況和干濕類型(分界稠度)7.路面結(jié)構(gòu)及層次劃分(對面層、基層、墊層的要求)8.路面等級與分類路面等級：高級、次高級、中級、低級；路面分類：柔性路面、剛性路面、半剛性路面.2/3/2023第2章行車荷載、環(huán)境因素與土基的承載能力路基路面工程參考教材：路基路面工程，主編：鄧學鈞，人民交通出版社，20052/3/2023本章主要介紹道路上行車荷載的特點、道路交通分析、環(huán)境因素對路面結(jié)構(gòu)的影響、土基的力學強度特性與承載能力等基礎知識。2.1

行車荷載2.2

交通分析2.3

環(huán)境因素對路面結(jié)構(gòu)的影響2.4

土基的力學強度特性2.5

土基的承載能力2.6

路基的變形、破壞及防治2.7路面材料的力學特性（選學）2/3/20232.1行車荷載2.1.1車輛種類注：1）貨車總的發(fā)展趨向是向大噸位發(fā)展（集裝箱，40-50噸）

2）汽車的總重量通過車軸與車輪傳遞給路面，所以路面結(jié)構(gòu)的設計主要以軸重作為荷載標準，

3）在設計時：結(jié)構(gòu)設計，主要考慮重型車路面表面特性(平整性，抗滑性)：以小汽車為主要對象。

客車小客車自重和滿載重量小，車速高，120km/h中客車6~20個座位大客車20個座位以上，長途客運和城市公共交通貨車整車貨箱與汽車發(fā)動機一體。牽引式掛車牽引車與掛車分離，牽引車提供動力，牽引后掛的拖車牽引式半掛車牽引車與掛車分離，鉸接，牽引車的后軸也擔負部分貨車的重量2/3/2023對于路面結(jié)構(gòu)設計而言，主要考慮汽車的軸重。由于軸重的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設計承載力與結(jié)構(gòu)強度，為了統(tǒng)一設計標準和便于交通管理，各個國家對于軸重的最大限度均有明確的規(guī)定。據(jù)國際道路聯(lián)合會1989年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在141個成員國和地區(qū)中，軸限最大的為140KN，近40%執(zhí)行100KN軸限。我國公路與城市道路路面設計規(guī)范中均以100KN作為設計標準軸重。通常認為我國的道路車輛軸限為100KN。2.1.2汽車的軸型2/3/20231）定義：汽車對道路的作用可分為停駐狀態(tài)和行駛狀態(tài)。當汽車處于停駐狀態(tài)下，對路面的作用力為靜態(tài)壓力，主要是由輪胎傳給路面的垂直壓力p，其大小主要取決于車輪的總重。2）影響因素：a、汽車輪胎的內(nèi)壓力pi。b、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀。c、輪載的大小。貨車輪胎的標準靜內(nèi)壓力pi一般在0.4～0.7MPa范圍內(nèi)。2.1.3汽車對道路的靜態(tài)壓力(接觸壓力)2/3/20233）接觸壓力：a、通常停駐時接觸壓力p約為(0.8～0.9)pib、行駛→溫度↑→內(nèi)壓力↑→p約(0.9～1.1)pic、輪胎新舊、接觸面形狀、輪胎的花紋→影響接觸壓力的分布，一般接觸面上的壓力分布是不均勻的。在路面設計中，通常忽略上述因素的影響，認為p=pi，并假定在接觸面上，壓力是均勻分布的。2.1.3汽車對道路的靜態(tài)壓力(接觸壓力)2/3/20234）荷載圖式：汽車輪胎與路面接觸形狀近似于橢圓(長短軸差別不大)，其面積稱為輪跡面積。在路面設計中，將其換算為等面積的當量圓(輪跡當量圓，相應的面積則稱為輪跡當量圓面積)，并將車輪荷載簡化為圓形均布荷載。2/3/2023對于單輪組車軸：當量圓半徑計算：

對于雙輪組車軸：每一側(cè)雙輪用一個圓表示，稱為單圓荷載：

每一側(cè)雙輪用兩個圓表示，稱為雙圓荷載：注：P—作用在車輪上的荷載，kN。2/3/2023動載特性—汽車在道路上行駛，由于車身本身的振動和路面的不平整，車輪實際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳躍前進，作用在路面上的輪載也呈時大時小的波動形式。（水平力、振動力）（瞬時性、重復性）2.1.4汽車對道路的動力作用中等平整度路面，車速60km/h，輪胎著地長23cm通過時間0.0138s2/3/20231）汽車對道路的水平力作用汽車運動形式不同，產(chǎn)生的水平力的大小和方向也不同。上坡和加速—汽車對路面產(chǎn)生向后的水平力；下坡制動及減速—產(chǎn)生向前的水平力；在彎道上行駛—產(chǎn)生側(cè)向水平力；直線等速運動—克服各種阻力而對路面施加一定的水平力。后果：水平力易使路面產(chǎn)生波浪、擁包、推擠等損壞，要求面層材料有足夠的抗剪強度—城市道路大?。号c垂直壓力P、輪與路面附著系數(shù)ψ有關(guān)

qmax≤p×ψ2/3/20232）汽車對道路的振動力作用a、輪載振動力可近似地看作為呈正態(tài)分布，其變異系數(shù)(標準離差/輪載靜載)影響因素：行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大；路面的平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大；車輛的振動特性：輪胎剛度，減振裝置效果。正常情況下，變異系數(shù)一般均小于0.3。b、沖擊系數(shù)：振動輪載的最大峰值與靜載之比。在較平整的路面上，行車速度不超過50km/h時，沖擊系數(shù)不超過1.30。路面設計時，有時要計入沖擊系數(shù)的影響。以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設計荷載。2/3/20233）動荷載的其它影響瞬時性：作用時間0.01～0.10S左右行車速度由3.2km/h提高到56km/h，瀝青路面的總彎沉減少36%；當行車速度由3.2km/h提高到96.7km/h，水泥混凝土路面的板角撓度和板邊應變量減少29%左右。動荷載作用時間短暫，應力來不及傳遞到較深的土層，路面變形量減小；可以理解為路面結(jié)構(gòu)剛度的相對提高，或者是路面結(jié)構(gòu)強度的相對提高。重復作用：材料的疲勞/彈塑性材料變形的累積路面設計，不僅要重視軸重靜力與動力的量值，道路通行的各類軸載的累積作用次數(shù)也是路面設計的重要參數(shù)。2/3/20232.2.1交通量：定義：一定時間間隔內(nèi)各類車輛通過某一道路橫斷面的數(shù)量。對于路面結(jié)構(gòu)設計，不僅要求收集交通總量，還必須區(qū)分不同的車型。交通量觀測調(diào)查：

1、直接觀測：分車型

2、軸載譜調(diào)查：交通量年平均增長率根據(jù)長期交通觀測資料得到，設計年限內(nèi)累計交通量Ne：

N1為設計初始年平均日交通量；Nt=N1(1+γ)t-12.2交通分析

注：Ne乘以方向系數(shù)和車道系數(shù)后即可得到車道交通量。方向系數(shù)：一個行車方向的交通量與行車道交通量的比例。2/3/20231)軸載組成/軸載譜

不同重量的軸載給路面結(jié)構(gòu)帶來的損傷程度是不同的→各級軸載所占的比例即為軸載組成/譜。由交通量調(diào)查得到的各類車輛的日交通量乘以與相應的軸載譜百分率→各類車輛各級軸載的相應日作用次數(shù)。2.2.2

軸載組成與軸載換算軸載譜的應用：軸載調(diào)查→軸載譜→各級軸載作用次數(shù)；“實踐→理論→實踐”2/3/20232）軸載換算道路上行駛的汽車軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算為某一標準軸載的當量通行次數(shù)。我國水泥混凝土路面設計規(guī)范和瀝青路面設計規(guī)范均選用雙輪組單軸軸載100KN作為標準軸載。換算原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達到相同的損傷程度。注：其以結(jié)構(gòu)損傷為基礎(區(qū)別道勘交通量折算→車輛占用道路凈空)換算公式：式中：α—反映軸型(單軸、雙軸或三軸)和輪組輪胎數(shù)(單輪或雙輪)影響的系數(shù)；

n—同路面結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的系數(shù)。不同路面結(jié)構(gòu)換算公式不同，具體公式見相應規(guī)范章節(jié)。

2/3/20233）輪跡橫向分布a）車輛在道路橫斷面上的分布，通常在中心線附近一定范圍內(nèi)擺動，由于輪跡的寬度遠小于車道的寬度，因而車道上的軸載作用次數(shù)既不會集中在橫斷面的某一固定位置，也不可能平均分配到每一點上，而是按一定的規(guī)律在車道橫斷面上分布，該現(xiàn)象稱為輪跡橫向分布→輪跡橫向分布頻率曲線。b）影響因素：交通量、交通組成，車道寬度、交通管理規(guī)則等。c）輪跡橫向分布系數(shù)η：取輪跡橫向分布頻率曲線中二個條帶的寬度50cm(20+10+20)的條帶頻率之和稱為輪跡橫向分布系數(shù)。2/3/20233）輪跡橫向分布2/3/20232.2.4交通量預測分析步驟1）交通調(diào)查；2）軸載組成分析；3）軸載換算，求當量軸載作用次數(shù)；4）求N1；5）求Ne

2/3/20232.2.4交通量預測分析(例題)例2.1某瀝青路面，由交通調(diào)查資料得知，其中5軸和5軸以上的牽引式半拖車和拖車類車輛的日交通量為165輛，由稱重得到的這類車輛的軸載組成列于下表，請確定這類車輛的等效軸載換算系數(shù)。2/3/2023軸載（kN）軸次數(shù)軸載換算系數(shù)當量軸次數(shù)單軸<2000.0016020~4000.0081040~6010.0625060~8060.2401180~1001440.656194100~110161.215519110~12011.7492雙軸<40140.0032040~80210.0162080~120440.1256120~160420.480220160~180441.04446180~200211.62934200~2201012.431246220~240433.498150累計當量軸次數(shù)619[解]：由規(guī)范，取標準軸載為100KN。（1）交通調(diào)查，由題目給出；（2）軸載組成分析，如表：（3）計算各種軸載的換算系數(shù)，結(jié)果如表：（4）軸載換算，計算各種軸載的當量軸載次數(shù)；見表：（5）求和，可得累計當量軸載作用次數(shù)；（6）則等效軸載換算系數(shù)為：619.31/165=3.75所以，其等效軸載換算系數(shù)為3.752/3/20232.2.4交通量預測分析(例題)例2.2某二級汽車專用公路，瀝青路面，設計年限為15年。由交通量調(diào)查資料得到，初始年平均日交通量為7000輛，其中同路面損壞有關(guān)的各類車輛的交通量列于下表中，方向系數(shù)為0.5。請計算設計年限內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)。2/3/2023[解]：由規(guī)范，取標準軸載為100KN。（1）交通調(diào)查，由題目給出；（2）計算各種車型的等效軸載換算系數(shù)，結(jié)果如表：（4）軸載換算，計算各種車型的當量軸載次數(shù)見表：（5）由題可知t=15，查表取交通量年平均增長率r=4%，可計算各種車型的當量軸載在設計年限內(nèi)累計作用次數(shù)Ne'，見表；（5）求和，可得設計年限內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)Ne=6,172,345輛。所以，設計年限內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)為6,172,345輛。車輛類型初始交通量等效軸載換算系數(shù)標準軸載作用次數(shù)N1設計年限內(nèi)累計作用次數(shù)Ne2軸公共汽車480.512324.5904179,7223軸公共汽車251.117827.945204,2392軸4輪貨車16050.019230.816225,2222軸6輪貨車5180.7041364.7232,665,6243軸貨車1951.11216.451,581,9483軸牽引式半拖車400.710828.432207,7984軸牽引式半拖車251.546438.66282,5515軸牽引式半拖車52.152510.762578,6594軸貨車+拖車650.820453.326389,7395軸貨車+拖車170.978516.6345121,5755軸以上貨車+拖車261.238132.1906235,269合計25696,172,345

2/3/20232.3環(huán)境因素對路面結(jié)構(gòu)的影響2.3.1原因路基路面結(jié)構(gòu)直接暴露在大氣之中，經(jīng)受著自然環(huán)境因素的影響。溫度和濕度是對路基路面結(jié)構(gòu)有重要影響的自然環(huán)境因素，路基路面結(jié)構(gòu)的溫度和濕度狀況隨周圍環(huán)境的變化而變化，路基路面體系的性質(zhì)與狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。1）強度、剛度、穩(wěn)定性2）溫度應力、濕度應力2/3/2023道路直接暴露于大氣中，受溫度、濕度影響大→溫度濕度變化→體積變化→變化受限→脹縮應力(溫度應力和濕度應力)→破壞。

2/3/20232.3.2溫度對路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度的影響規(guī)律

2/3/20232.3.2溫度對路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度的影響規(guī)律（與瀝青路面對比）

2/3/2023月平均溫度變化曲線：2.3.2溫度對路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度的影響規(guī)律

2/3/20232.3.2溫度對路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度的影響規(guī)律1）周期性2）幅度性3）滯后性2/3/20232.3.3路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的分析與預測1）影響因素：外部因素——氣候條件（太陽輻射、氣溫、風速、降雨（雪）量和蒸發(fā)量）內(nèi)部因素——路面結(jié)構(gòu)層的熱傳導性能、熱容量、對輻射熱吸收能力；2/3/20232）預測方法：a）統(tǒng)計分析方法—在路面結(jié)構(gòu)層的不同深度處埋設測溫元件，連續(xù)觀測一年四季中路面結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處在不同時刻的溫度變化，同時收集當?shù)氐臍鉁睾洼椛錈岬葰夂蛸Y料，進行逐步回歸分析，分別建立不同深度處路面結(jié)構(gòu)指標的回歸方程。

Tmax—路面某一深度處的最高溫度，℃；

Ta.max—相應的日最高氣溫，℃；

Q

—相應的太陽日輻射熱，J/㎡；

a，b，c—回歸常數(shù)。特點：不包含所有復雜因素，精度有地區(qū)局限性，只可在條件相似的地區(qū)參考使用。2/3/2023b）理論分析方法—根據(jù)氣象資料和路面材料熱物理特性應用熱傳導理論方程式推導估算路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況。特點：參數(shù)確定具有一定的難度；理論假設與實際情況存在差異，溫度預測的結(jié)果與實測結(jié)果有一定的差距。2/3/2023對路基的要求路基是路面的支撐結(jié)構(gòu)物，對路面的使用性能有重要影響。1、整體穩(wěn)定填挖引起路基失穩(wěn)/軟土上高路基/巖質(zhì)土質(zhì)山坡上開挖嚴重性：交通阻斷，易引起交通事故。措施：正確設計，采取排水、防護和加固、支撐工程。2、變形小自重、車輛荷載作用下變形；地基軟弱、填土疏松、過分潮濕時產(chǎn)生沉陷和變形。危害：導致路面出現(xiàn)過量的變形和應力增大，促使路面過早損壞并影響舒適性。措施：采用合適填料充分壓實，改善水溫狀況，加固軟弱地基。2.4路基的力學強度特性2/3/20231）路基力學性質(zhì)對道路結(jié)構(gòu)整體強度/剛度影響很大；路面結(jié)構(gòu)損壞原因：(路面強度不足/路基變形過大)2）路基變形的影響彈性變形—瀝青面層或水泥砼面板疲勞開裂；塑性變形—瀝青路面：車轍、縱向不平整，水泥路面：板底出現(xiàn)局部脫空引起斷裂；3）路面結(jié)構(gòu)總變形中，路基變形占70～90%正確的設計思路：應使路基所受的力在路基彈性限度范圍內(nèi)，即當車輛駛過后，路基能恢復變形。保證路基相對穩(wěn)定，路面不致引起破壞。力學特性2/3/2023作用于路基的荷載：路基自重、汽車荷載1）車輛荷載產(chǎn)生的應力：2）路基土自重在深度為Z處所引起的應力：2.4.1路基受力狀況2/3/20232.4.2路基工作區(qū)

定義：在路基的某一深度Za處，當輪重所引起的應力與路基自重引起的應力的比值不超過1/10～1/5時，輪重所引起的應力對于路基的影響，可忽略不計。該深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)，該深度Za則稱為路基工作區(qū)深度。

式中：Za——路基工作區(qū)深度，m；

P——一側(cè)輪重荷載，kN；

K——系數(shù)，通常取k=0.5；

γ——土的容重，kN/m3；

n——系數(shù)，n=5-10。2/3/2023要求：1）對工作區(qū)深度范圍內(nèi)的土質(zhì)選擇，路基壓實度提出較高要求。

2）當工作區(qū)深度大于填土高度時，天然地基也應充分壓實。2/3/20232.4.2路基土的應力—應變特性1）與理想線彈性體的區(qū)別：非線性、非彈性2）關(guān)系取得：實驗方法A）壓入承載板試驗：B）三軸壓縮試驗：2/3/20233）路基土的模量值：局部線性化法初始切線模量：應力值為零時的應力-應變曲線斜率，代表加載開始時的應力-應變狀況①線；切線模量：某一應力級位處應力-應變曲線的斜率，反映該級應力-應變變化的關(guān)系②線；割線模量：以某一應力相應的曲線上的點同起始點相連的割線的斜率，反映土基在工作應力范圍內(nèi)的應力-應變的平均狀態(tài)③線；回彈模量：應力卸除階段，應力-應變曲線的割線模量④線。注：前三種模量：應變=塑性+回彈變形→路基沉降計算回彈模量：回彈變形→反映土的彈性性質(zhì)→路面結(jié)構(gòu)分析2/3/20234）作用時間的影響A）土的流變特性：路基土在荷載作用下的變形→荷載應力+荷載持續(xù)時間→通常在施加荷載的初期，變形量隨荷載持續(xù)時間的延長而增大，以后逐漸趨向穩(wěn)定。這又稱為土的流變特性。B）特點：土的流變特性主要同塑性應變有關(guān)，與回彈應變無關(guān)。C）一般情況下，土基的流變影響可以不予考慮（原因：車輪荷載作用時間短暫）。2/3/20232.4.3重復荷載對路基的影響

1）重復作用的后果：兩種截然不同的結(jié)果穩(wěn)定——土體被逐漸壓密→土顆粒之間進一步互相靠攏→單次塑性變形量↓→直至穩(wěn)定→固結(jié)硬化失穩(wěn)——剪切變形不斷發(fā)展→能引起土體整體破壞的剪切面→土基達到破壞→土體整體剪切破壞2）影響因素：土的性質(zhì)(土類)和狀態(tài)(含水量/密實度/結(jié)構(gòu)狀態(tài))重復荷載的大?。阂韵鄬奢d即重復荷載與一次靜載時的極限強度之比表示；荷載作用的性質(zhì)：加載速度/持續(xù)時間/作用頻率側(cè)向應力的大小。2/3/2023

3）重復應力的臨界值重復應力在臨界值內(nèi)時，總應變累積規(guī)律：式中：a—應力一次作用下的初始應變；

b—應變增長回歸系數(shù)；

N—應力重復作用次數(shù)。4）回彈模量ER的確定：重復加載的三軸壓縮試驗應力施加頻率20-30次/分；每次持續(xù)0.1-0.2S→重復應力作用600-1000次后→回彈變形量→回彈模量ER值(適應車輪荷載重復作用特點)2/3/20232.5土基的承載能力土基的承載能力采用土基在一定應力級位下的抗變形能力來表征：模型：彈性半空間體地基模型文克勒地基模型強度指標：彈性模量E/泊松比μ(反映土基應力-應變特征)地基反應模量k(土基受力后的變形性質(zhì))加州承載比CBR(土基承載能力)2/3/20232.5.1土基的回彈模量1）物理意義：反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復變形性質(zhì)→可以用彈性理論公式描述荷載-變形關(guān)系→可應用在以彈性理論為基礎的各種設計方法中。2）試驗方法：圓形承載板試驗(剛性壓板/柔性壓板)工程實際中，多采用剛性承載板→撓度量測比較方便，壓力也易于控制。承載板直徑則常采用標準軸載當量圓半徑(剛性路面路基→較大直徑承載板)。逐級加載卸載法：每級增加0.04MPa→卸載穩(wěn)定1min后讀取回彈彎沉值→下一級荷載→回彈變形值超過1mm時→停止加載→繪出荷載-回彈彎沉曲線。2/3/20232.5.2地基反應模量1）地基模型：Winkler地基模型/稠密液體地基假定：土基頂面任一點的彎沉L僅同作用于該點的垂直壓力p成正比，而與其他相鄰點處的壓力無關(guān)。壓力p與彎沉L之比即稱為地基反應模量k。(缺點：沒有考慮地基中剪應力的存在)

2/3/20232.5.2地基反應模量2）試驗方法：承載板試驗地基反應模量實測值受承載板直徑的影響較大：D↑時，K↓，當D≥76cm時，K值趨于穩(wěn)定。規(guī)定采用承載板的直徑d為76cm→一次加載到位來測定K值?？刂浦笜耍篈）地基較為軟弱→以彎沉作為控制指標（1.27mm）

B）地基較為堅實→壓力作為控制指標（70kPa）3）討論A）當采用30cm直徑的承載板時，測得的K值應按下式計算：K76=0.4K30B）現(xiàn)場實測K值的修正：最不利狀態(tài)時Ks＝Ln*Kn/Ls

Ln

室內(nèi)試件含水量與實測相當時，70kPa荷載作用下的沉降值。

Ls浸水飽和后相同荷載作用下的沉降值。C）K值中包含回彈彎沉+殘余彎沉。如果只考慮回彈彎沉，則可以得到地基回彈反應模量KR：KR=1.77K2/3/20232.5.3

加州承載比（CBR）1）定義：以抵抗局部荷載壓入變形的能力表征材料的承載能力，并采用高質(zhì)量標準碎石的承載能力為標準，以它們的相對比值CBR表示。2）試驗方法（室內(nèi)試驗與室外試驗）將端部面積為19.35cm２標準壓頭以0.127cm/min的速度壓入土中，記錄每貫入0.254cm時的單位壓力直至壓入深度為1.27cm。標準壓力值用高質(zhì)量標準碎石由試驗求得(如表P49)。

注：計算CBR值時，取貫入度為0.254cm，但是當貫入度為0.254cm時的CBR值小于貫入度為0.508cm時的CBR值時，應采用后者為準。（按照施工時的含水量，浸泡四天，飽水狀態(tài)）2/3/20232.6路基的變形、破壞及防治2.6.1路基的常見病害1）路基沉陷：路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落

A）類型：路基沉縮與地基沉陷

B）原因：路基沉縮：軟弱地基的沉降；路堤內(nèi)有過度飽水區(qū)；壓實不足；施工方法不合理等。地基沉陷：天然地面承載力不足路基沉陷路基沉縮地基沉陷2/3/20232）邊坡滑塌：可分溜方與滑坡兩種。

A）溜方—少量被水飽和的土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成。主要原因：流水沖刷邊坡或施工不當。2/3/2023

B）滑坡—部分土體在自重作用下沿某一滑動面向下滑動。主要原因：土體穩(wěn)定性不足引起；路堤邊坡：邊坡坡度過陡、邊坡坡腳被水淘空、土過于潮濕、填土層次安排不當；路塹邊坡：邊坡高度與天然巖層的性質(zhì)不適應、存在粘土層與蓄水砂石層交替分層及有傾向于路塹方向的斜坡層理、邊坡超載。2/3/20233）邊坡崩塌和碎落：

A）碎落—軟弱石質(zhì)土經(jīng)風化而成的碎塊沿坡面大量向下滾落

B）崩塌—大塊巖石脫離原邊坡坡面并沿邊坡坡面向下滾落原因：巖體風化破碎，邊坡較高。4）路堤沿山坡滑動：原因：山坡較陡、原地面未清除雜草或人工挖臺階、坡腳未進行必要的支撐。5）路堤坍散：邊坡失去正常的形狀，邊坡表面下沉6）不良地質(zhì)水文條件造成路基破壞：泥石流、溶洞、大暴雨地區(qū)（較大自然災害）。2/3/20232.6.2路基病害產(chǎn)生的主要原因及防治措施1）主要原因：①路基土體整體或一部分不穩(wěn)定；②路基以下的地基土體不穩(wěn)定；③重復的行車荷載作用；④填土方法不正確或壓實不足；⑤自然因素的作用(含水量變化、溫度變化)。2/3/20232）防治措施：①正確設計路基橫斷面；②正確選擇良好的路基用土填筑路堤，必要時對地基上層土壤作穩(wěn)定處理；③采用正確的填筑方法，不同性質(zhì)的土分層填筑，充分壓實路基，提高土基水穩(wěn)定性；④提高填土高度，防止水分從側(cè)面滲入，或由地下水位上升而進入路基工作區(qū)范圍；⑤正確進行排水設計(包括地面排水、地下排水、路面結(jié)構(gòu)排水及地基特殊排水)；⑥設置隔水層以阻斷毛細水上升到通路；設置隔溫層，減少路基冰凍深度和水分積聚，設置砂墊層以疏干土基；⑦采取邊坡加固措施、修筑擋土構(gòu)筑物以提高路基整體穩(wěn)定性。2/3/20232.7路面材料的力學特性路面材料分類（按組成和性質(zhì)）：1）松散顆粒型材料2）瀝青材料3）無機結(jié)合料這些材料以不同的成型方式（密實混合料型、嵌擠鎖結(jié)型、無機結(jié)合料穩(wěn)定型等）形成各種路面結(jié)構(gòu)層。2.7.1路面材料的強度特征強度：材料達到極限狀態(tài)（或出現(xiàn)破壞）時所能承受的最大荷載。路面材料力學強度參數(shù)：抗剪強度（c，φ）、抗拉（彎拉）強（黏聚力c）、抗壓強度。2.7.2路面材料應力－應變特征（1）顆粒材料－非線性（回彈模量Er：σ1－σ3↑Er↓，σ3↑Er

↑

）2/3/2023（2）水泥混凝土及水泥穩(wěn)定類材料單軸試驗、三軸試驗、小梁試驗（3）瀝青混合料（彈－粘－塑，與上述材料有明顯區(qū)別）當瀝青混合料所受的應力較小(低于彈性極限)時，且力的作用時間很短暫時，瀝青混合料基本處于彈性狀態(tài)并兼有粘彈性性質(zhì)；當瀝青混合料承受較大的應力作用，且應力作用時間較長時，其應力－應變關(guān)系分別呈現(xiàn)出彈性、彈－粘性、彈－粘－塑性等不同的性質(zhì)。溫度影響：低溫、常溫和高溫。瀝青混合料的溫度與時間效應：勁度模量2/3/20232.7.3路面材料的變形積累（1）顆粒材料：塑性應變-應力重復作用次數(shù)關(guān)系；（2）瀝青混合料：塑性應變隨應力重復作用次數(shù)的增加而增加。塑性應變累積量隨溫度的升高而增加，同時受到時間的影響。

2.7.4路面材料的疲勞特征疲勞強度的大小隨應力重復作用次數(shù)的增加而降低，而有些材料在應力反復作用一定次數(shù)（例如106-107）后，疲勞強度不再下降而趨于穩(wěn)定，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。（1）水泥混凝土的疲勞特征：應力比-Nf(疲勞)曲線,(P56,圖35)