路基工程总复习课件.pptx

1、School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科面层基层路基结构上路床下路床上路堤下路堤上基层 底基层 上面层中面层下面层30cm50cm90cm70cm7080cm路基工作区1、基本概念路面结构路床路堤路基设施路基材料结构必要的功能层路基路面结构组成及需求路基路面结构组成及需求21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科路基工程路基工

2、程u1）概论）概论u2）路基土的特性及设计参数）路基土的特性及设计参数u3）路基设计）路基设计u4）路基防护与支挡结构设计）路基防护与支挡结构设计u5）路基施工）路基施工21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科路基工程路基工程iahh确定路基填料确定路基填料干湿类型干湿类型 压实压实路基路基设计设计强强 度度稳定性稳定性21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程

3、国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一章第一章 概论概论u第一节第一节 路基路面工程发展概况路基路面工程发展概况(Development)u第二节第二节 路基路面工程的特点与性能要求路基路面工程的特点与性能要求(Characteristics)u第三节第三节 路基路面结构及层位功能路基路面结构及层位功能(Pavement Layers)u第四节第四节 路基路面结构的影响因素路基路面结构的影响因素(Factors)u第五节第五节 公路自然区划公路自然区划(Nature Categories)21:11School of Transportation Southeast Univers

4、ity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一章第一章 概论概论u了解路基路面工程与各学科的关联性；了解路基路面工程与各学科的关联性；u掌握路基路面结构工程结构特点；掌握路基路面结构工程结构特点；u掌握结构分层和结构层主要功能等；掌握结构分层和结构层主要功能等；u掌握路基路面结构特点与分层要求；掌握路基路面结构特点与分层要求；u掌握路基路面结构的影响因素；掌握路基路面结构的影响因素；u掌握公路自然区划的概念及不同自然区划的特点、公掌握公路自然区划的概念及不同自然区划的特点、公路自然区划的划分方法。路自然区划的划分方法。21:11School of

5、Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科u1.1.承载能力承载能力(Bearing Capacity)(Bearing Capacity)是结构承受荷载的能力是结构承受荷载的能力，应满足，应满足相应相应的指标和的指标和标准要求。标准要求。路面各个部位的各种应力在容许的范围内路面各个部位的各种应力在容许的范围内“保证路面保证路面结构不发生结构不发生压碎、拉断、剪切压碎、拉断、剪切等各种破坏。等各种破坏。u2.2.稳定性稳定性(Stability)(Stability)是路基路面结构的稳

6、定性是在是路基路面结构的稳定性是在降水、气温、降水、气温、环境环境变化等条件下仍能保持其原有特性的能力。变化等条件下仍能保持其原有特性的能力。包包括路面高温括路面高温稳定性、低稳定性、低温抗裂性、水温抗裂性、水稳定性和路基稳定性。稳定性和路基稳定性。u3.3.耐久性耐久性(Durability)(Durability)路基路面的耐久性是在车辆荷载的反复作用路基路面的耐久性是在车辆荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。道路工程有较长的使用年限道路工程有较长的使用年限，因此，路基路面工程要求有很好的耐久性能。，因此，路基路面工程要求有

7、很好的耐久性能。u4.4.表面平整度表面平整度(Surface Smoothness or Roughness)(Surface Smoothness or Roughness)路面表路面表面平整度是路面表面纵向凹凸量的偏差值面平整度是路面表面纵向凹凸量的偏差值“。他是影响行车安全、行车他是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要指标。舒适性以及运输效益的重要指标。u5.5.表面抗滑性能表面抗滑性能(Skid ResistanceSkid Resistance)路面抗滑性是指路面表面路面抗滑性是指路面表面抗滑能力的大小。抗滑能力的大小。他与宏观纹理及微观纹理有关，是保证车轮与路面他与宏观纹理

8、及微观纹理有关，是保证车轮与路面之间有足够的附着力和摩擦力的条件，可以增加行车安全。之间有足够的附着力和摩擦力的条件，可以增加行车安全。第一章第一章 概论概论路基路基路面的性能要求路面的性能要求School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一章第一章 概论概论u地理条件地理条件u地质条件地质条件u气候条件气候条件u水文和水文地质条件水文和水文地质条件u土的土的类别类别u路基路基路面上的路面上的作用作用路基路面稳定性影响因素路基路面稳定性影响因素School of Tr

9、ansportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一章第一章 概论概论道路工程特征相似的原则道路工程特征相似的原则地表气候区划差异性原则地表气候区划差异性原则自然气候因素既有综合又有主自然气候因素既有综合又有主导作用的原则导作用的原则1 1、公路区划依据的意义、公路区划依据的意义-目的和意义目的和意义2 2、公路区划依据的原则、公路区划依据的原则公路自然区划公路自然区划School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国

10、家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二章第二章 路基土的特性及设计参数路基土的特性及设计参数u第一节第一节 路基土的分类及工程特性路基土的分类及工程特性u第二节第二节 路基水温状况及干湿类型路基水温状况及干湿类型u第三节第三节 路基的力学强度特性路基的力学强度特性u第四节第四节 路基路基的抗变形能力的抗变形能力及材料参数及材料参数21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二章第二章 路基土的特性及设计参数路基土的特性及设计参数u掌握路基土的分类

11、、路基掌握路基土的分类、路基工作区计算；工作区计算；u掌握路基土强度掌握路基土强度（刚度）指标、路基临界高度；（刚度）指标、路基临界高度；u掌握相对掌握相对含水率、干湿类型、路基湿度状态、路基平衡湿度；含水率、干湿类型、路基湿度状态、路基平衡湿度；u掌握路基土的力学特性及影响因素；掌握路基土的力学特性及影响因素；u掌握路基设计参数的确定掌握路基设计参数的确定方法方法（湿度修正系数）（湿度修正系数）与与要求；要求；u掌握路基掌握路基土的基质吸力及干湿类型（路基饱和度）土的基质吸力及干湿类型（路基饱和度）确定；确定；u掌握路基参数与基质吸力、饱和度、干湿类型之间的关系。掌握路基参数与基质吸力、饱和

12、度、干湿类型之间的关系。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科我国公路用土分类包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特我国公路用土分类包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，计殊土四类，计12种种。1 1、路基土的分类、路基土的分类21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1 1、路基土的分类、路基土的分类u不同粒组的划分界

13、限及范围不同粒组的划分界限及范围其中：以其中：以60mm作为作为粗粒组与巨粒组粗粒组与巨粒组的分界；的分界；以以0.075mm作为作为细粒组与粗粒组细粒组与粗粒组的分界；的分界；2mm是是粗粒组中的砾与砂粒粗粒组中的砾与砂粒的区分界限；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。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科在路基某一深度在路基某一深度Za处，当处，当车轮荷载引起车轮荷载引起的的路基路基土中垂直土中垂直应力应力与与

14、上覆层上覆层自重自重引起引起的自重应力的自重应力之比之比大于等于大于等于0.1所对应所对应的的深度深度Za,，该该深度深度Za,范围范围内的内的路基称为路基路基称为路基工作区工作区。概念概念：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。对模量不同的路面结构对模量不同的路面结构，应将，应将路面折算为与路基同一性质的路面折算为与路基同一性质的整体后，再进行计算。整体后，再进行计算。5.2011EEhhinii2、路基工作区、路基工作区（subgrade workzone）建议：建议：由于简化公式误差很大，由于简化公式误

15、差很大，建议采用层弹性体系程序建议采用层弹性体系程序计算荷载应力。计算荷载应力。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基土的受力特性、路基土的受力特性u路基土应力路基土应力应变状态评定应变状态评定-模量模量（1 1）初始切线模量）初始切线模量应力值为零时的应力应力值为零时的应力-应变曲线的正切，应变曲线的正切，代表加荷开始时路基土的应力代表加荷开始时路基土的应力-应变关系。应变关系。（2 2）切线模量）切线模量某一应力级位处应力某一应力级位处应力

16、-应变曲线的斜率，应变曲线的斜率，反映路基土在该级位应力反映路基土在该级位应力-应变变化的精确关系。应变变化的精确关系。（3 3）割线模量）割线模量以某一应力值对应的曲线上的点同起始点相连的割以某一应力值对应的曲线上的点同起始点相连的割线的斜率，反映该应力范围内的应力线的斜率，反映该应力范围内的应力-应变关系的平均情况。应变关系的平均情况。（4 4）回弹模量）回弹模量应力卸除阶段应力应力卸除阶段应力-应变曲线的割线模量，应变曲线的割线模量，反映路基土在回弹变形范围内的应力反映路基土在回弹变形范围内的应力-应变关系的平均情况。应变关系的平均情况。21:11School of Transporta

17、tion Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科4 4、路基土的基质吸力与饱和度、路基土的基质吸力与饱和度u土的基质吸力土的基质吸力饱和土的孔隙中不但充填有水，而且还有空气，饱和土的孔隙中不但充填有水，而且还有空气，水水气气分界分界面（收缩膜）具有表面张力，在非饱和土中，面（收缩膜）具有表面张力，在非饱和土中，孔隙气压力孔隙气压力ua与孔隙水压力与孔隙水压力uw不相等不相等，并且孔隙气压力大于孔隙水压力，并且孔隙气压力大于孔隙水压力。基质吸力基质吸力是是孔隙孔隙气压力气压力ua与孔隙水压力与孔隙水压力uw之差。

18、之差。基质吸力基质吸力通常是描述非饱和土的力学性质的重要参数，水土通常是描述非饱和土的力学性质的重要参数，水土特征曲线即基质吸力与土壤含水率的关系的曲线是描述基质特征曲线即基质吸力与土壤含水率的关系的曲线是描述基质吸力的重要指标。吸力的重要指标。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2.路基工作区he-aaZZ5 5、路基平衡湿度路基平衡湿度状况状况u路基路基平衡平衡湿度状态湿度状态和和路基平衡湿度路基平衡湿度的概念：的概念：公路公路建成通车后，路基在

19、地下水、降雨、蒸发、冻结和融化等因素作用下，建成通车后，路基在地下水、降雨、蒸发、冻结和融化等因素作用下，湿度达到相对稳定湿度达到相对稳定的湿度状态，称为的湿度状态，称为路基平衡路基平衡湿度状态湿度状态。路基平衡湿度路基平衡湿度是是土土体中孔隙水体中孔隙水最终达到平衡分布状态最终达到平衡分布状态时的时的湿度湿度。u路基路基工作区工作区示意图示意图荷载的垂直应力与自重应力之比大于荷载的垂直应力与自重应力之比大于0.1对应的深度对应的深度Za与路面厚度与路面厚度he之差之差实际是实际是路基工作区路基工作区。它是描述路基湿度类型的重要依据。它是描述路基湿度类型的重要依据。21:11School of

20、 Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科路基的平衡湿度状况路基的平衡湿度状况-路基湿度平衡时路基湿度平衡时 路基平衡湿度状况分为三种：路基平衡湿度状况分为三种：干燥、中湿、潮湿干燥、中湿、潮湿路基路基平衡湿度状况确定方法平衡湿度状况确定方法潮湿类潮湿类路基的路基的路基工作区路基工作区均处于均处于地下水毛细润湿地下水毛细润湿影响范围内影响范围内，路基平衡湿，路基平衡湿度由地下水或地表长期积水的水位升降所控制。度由地下水或地表长期积水的水位升降所控制。中湿类中湿类路基的路基的路基工作区

21、路基工作区湿度兼受地下水和气候因素影响，即地下水位较湿度兼受地下水和气候因素影响，即地下水位较高，路基工作区被地下水毛细润湿面分为上、下两部分，下部受地下水毛高，路基工作区被地下水毛细润湿面分为上、下两部分，下部受地下水毛细润湿的影响，上部则受气候因素影响。细润湿的影响，上部则受气候因素影响。干燥类干燥类路基的路基的路基工作区路基工作区处于处于地下水毛细润湿面地下水毛细润湿面之上之上，路基平衡湿度完全，路基平衡湿度完全由气候因素所控制。由气候因素所控制。6 6、路基平衡湿度预估方法、路基平衡湿度预估方法 路基路基设计时设计时依据毛细水上升高度依据毛细水上升高度（h h0 0）、路、路基工作区相

22、互基工作区相互关系关系确定湿度状况确定湿度状况类型类型。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科7、路基路基的抗变形能力参数的抗变形能力参数u路基回弹模量路基回弹模量 resilient modulus of subgrade回弹模量回弹模量能较好地反映路基所具有的部分弹性性质，可以用回弹模量能较好地反映路基所具有的部分弹性性质，可以用回弹模量表示路基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。我国公路水泥混凝土表示路基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。我国公路水

23、泥混凝土路面、沥青路面设计方法都以回弹模量路面、沥青路面设计方法都以回弹模量E作为路基的刚度指标作为路基的刚度指标 lpaEr002021lpaEr a41020 lpaE214020 p rpaar122221:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科7、路基、路基的抗变形能力参数的抗变形能力参数 路基反应模量路基反应模量 Modulus of Subgrade Reaction文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程师文克勒文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程师文

24、克勒(Winkler)1876年提出的，其基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作用于该点年提出的，其基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作用于该点压力压力p成正比，而与相邻点处压力无关。成正比，而与相邻点处压力无关。直径直径76cm76cm的刚性板测定。当的刚性板测定。当路基较软弱路基较软弱时，时，取取l=0.127cm时相对应的压力时相对应的压力p计算路基计算路基反应模量；当反应模量；当路基较为坚硬路基较为坚硬时，取单位压时，取单位压力力p=0.07MPa时相对应的弯沉值时相对应的弯沉值l计算计算路基反应模量。路基反应模量。N/m3 MPa/m lpk 21:11School of Transpor

25、tation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科7、路基、路基的抗变形能力参数的抗变形能力参数 加州承载比加州承载比CBR(California Bearing Ratio)加州承载比加州承载比CBRCBR是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。的试验方法。承载能力承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的

26、百分数表示CBRCBR值。值。%1000ppCBR 21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科8、路基材料参数路基材料参数u路基回弹模量设计参数路基回弹模量设计参数E0的取值的取值新建公路新建公路新建公路路基回弹模量设计值新建公路路基回弹模量设计值E E0 0可由标准状态下的路基回弹模量可由标准状态下的路基回弹模量M MR R通通过湿度调整系数和模量折减系数确定。过湿度调整系数和模量折减系数确定。10Hz干燥类潮湿类21:11中湿类见下页见下页School

27、 of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科8、路基材料参数路基材料参数u标准状态下路基回弹模量设计参数标准状态下路基回弹模量设计参数MR的取值的取值标准状态下路基回弹模量值标准状态下路基回弹模量值MR应综合考虑公路等级和设计阶应综合考虑公路等级和设计阶段，根据路床深度范围内路基土（或粒料）的回弹模量，按段，根据路床深度范围内路基土（或粒料）的回弹模量，按下列方法确定：下列方法确定：1 1）路基土及粒料的回弹模量应根据路基结构应力水平，采用重复加载）路基土及粒料的回弹模量应根据路

28、基结构应力水平，采用重复加载三轴压缩试验方法三轴压缩试验方法(10Hz)(10Hz)，通过试验获得。，通过试验获得。2 2）当受试验条件限制时，可按土组类别或粒料类型由）当受试验条件限制时，可按土组类别或粒料类型由表表2-172-17和和表表2-182-18查取回弹模量参考值。查取回弹模量参考值。3 3）初步设计阶段，也可由路基土或粒料的）初步设计阶段，也可由路基土或粒料的CBRCBR（%）值估算标准状态下）值估算标准状态下路基土或粒料的回弹模量值：路基土或粒料的回弹模量值：21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大

29、学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第三章第三章 路基设计路基设计u第一节第一节 路基概念及构造路基概念及构造u第二节第二节 路基的主要病害类型及原因路基的主要病害类型及原因u第三节第三节 路基横断面路基横断面设计设计(路基宽度路基宽度 坡度坡度 高度确定要素高度确定要素)u第四节第四节 路基边坡稳定性路基边坡稳定性分析（瑞典法分析（瑞典法 Bishop法）法）u第五节第五节 路基变形分析与检测路基变形分析与检测u第六节第六节 特殊特殊路基设计路基设计21:11School of Transportation Southeast University，China 东南

30、大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第三章第三章 路基设计路基设计u了解路基的基本构造及主要附属设施；了解路基的基本构造及主要附属设施；u掌握路基工程的主要病害及产生的原因；掌握路基工程的主要病害及产生的原因；u掌握直线法和圆弧法（瑞典法和掌握直线法和圆弧法（瑞典法和BISHOP法）；法）；u理解理解浸水路堤、地震区路堤的浸水路堤、地震区路堤的稳定性验算特点及要求；稳定性验算特点及要求；u熟练掌握路基典型横断面组成及一般路基设计要点；熟练掌握路基典型横断面组成及一般路基设计要点；u了解了解路基变形观测与控制路基变形观测与控制要点、要点、特殊路基设计方法，特殊路基设计

31、方法，u了解地基了解地基加固的类型与方法。加固的类型与方法。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1 1、路基基本概念、路基基本概念u一般路基的概念一般路基的概念通常是指通常是指在良好的地质与水文条件下，在良好的地质与水文条件下，填方高度填方高度（1.5mh 18m）或）或挖方深度挖方深度不大的路基，它可结合当地地形、地质直不大的路基，它可结合当地地形、地质直接选用典型断面或设计规定而不需进行特别论证与验算。接选用典型断面或设计规定而不需进行特别论证与

32、验算。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2 2、路基的类型与构造、路基的类型与构造（a）低路堤低路堤（b）一般路堤一般路堤（c）浸水路堤浸水路堤（d）护脚路堤护脚路堤（e）挖沟填筑路堤挖沟填筑路堤路堤路堤断面断面形式形式路堤（路堤（embankment）在天然地面上用土或石填筑的具有一定密实度的线路建筑物。路堤结构：路堤结构：路基填料的选择与密实度控制在路基设计、施工中最为重要。路堤的断面形式路堤的断面形式21:11School of Transp

33、ortation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、路基的主要病害类型及原因、路基的主要病害类型及原因u路基病害路基病害路基沉陷路基沉陷路基边坡坍方路基边坡坍方路基沿坡面滑动路基沿坡面滑动其他病害其他病害路基病害防治原则路基病害防治原则21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科（1）路基宽度的概念：）路基宽度的概念：路基宽度路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、

34、爬坡为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。（2）路基宽度的确定原则）路基宽度的确定原则 须考虑占用土地及生态问题，应尽可能少占农田、考虑须考虑占用土地及生态问题，应尽可能少占农田、考虑填挖平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生态平衡。填挖平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生态平衡。4 4、路基宽度、路基宽度JTG B01的规定的规定21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学

35、道路与铁道工程国家重点学科（1）路基高度）路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为一般为路基设计路基设计高程高程与与原地面原地面(中心线中心线)高程高程之差；由于原地之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。面不平整，因此还有边坡高度。（2）路基高度的确定：）路基高度的确定：路基高度路基高度结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对水、毛细水和冰冻作用对

36、路基强度、耐久性和稳定性路基强度、耐久性和稳定性的影响。的影响。高路堤及深路堑高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度为依据；的判别标准以边坡高度为依据；沿河及受水浸淹路基沿河及受水浸淹路基的高度应大于：设计洪水位的高度应大于：设计洪水位+壅水高度壅水高度+波浪侵波浪侵袭高度袭高度+0.5m。当路基高度不符合规定时，可采取降低水位、设置。当路基高度不符合规定时，可采取降低水位、设置毛细水隔断层等措施。毛细水隔断层等措施。5 5、路基高度、路基高度21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学

37、道路与铁道工程国家重点学科（1）路基边率概念）路基边率概念：用边坡高度与边坡宽度之比：用边坡高度与边坡宽度之比H:b的形式表的形式表示，并取示，并取H=1计算为计算为1:m（路堤）或（路堤）或1:n（路堑）的形式表示边（路堑）的形式表示边坡坡率。坡坡率。边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件水文地质条件等等自自然因素然因素和边坡的高度。和边坡的高度。（2）路基边坡坡率）路基边坡坡率的大小直接影响路基的整体稳定性及土石的大小直接影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度；方量和施工难易程度；一般路基的边坡坡率应通过一般路基的边坡

38、坡率应通过设计验算确定设计验算确定，也可根据多年，也可根据多年工程实践经验工程实践经验和设计规范推荐和设计规范推荐的数值进行采用；的数值进行采用；6 6、路基边坡坡率、路基边坡坡率路基边坡坡度示意图路基边坡坡度示意图a)路堑；b)路堤 21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科 直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。以内摩擦力为主，粘聚

39、力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。直线滑动面示意图直线滑动面示意图a)a)高路堤高路堤 b)b)深路堤深路堤 c)c)陡坡路堤陡坡路堤BDA1:ma)1:nABDb)ADc)7、直线滑动面的边坡稳定性分析、直线滑动面的边坡稳定性分析21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科u折线滑动面折线滑动面-不平衡推力法不平衡推力法8、折线滑动面折线滑动面的边坡稳定性分析的边坡稳定性分析0)sin(cos00)cos(sin01111iiiiiQiiiiiiQiiN

40、EWYREWEX界面抗力界面抗力平衡条件平衡条件21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科8、折线滑动面的边坡稳定性分析、折线滑动面的边坡稳定性分析u折线滑动面折线滑动面-传递系数法传递系数法如果考虑安全系数，将下滑力项乘如果考虑安全系数，将下滑力项乘以以K K，得传递系数法得传递系数法:21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程

41、国家重点学科4.5H法法计算之前需要先用圆心辅助线法确定滑动圆弧的圆心位置。计算之前需要先用圆心辅助线法确定滑动圆弧的圆心位置。-4.5H-4.5H法法9、瑞典圆弧滑动条分法圆心确定瑞典圆弧滑动条分法圆心确定（a）4.5H法法示意图示意图21:1121:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科10、基于、基于条分的极限平衡法原理条分的极限平衡法原理u条分法的种类条分法的种类（1 1）瑞典法）瑞典法：不考虑条间力的相互作用，也就是两侧土条上没有作用：不考虑条间力

42、的相互作用，也就是两侧土条上没有作用力力Xi=Ei=0；（2 2）毕肖普法（）毕肖普法（BishopBishop）：简化毕肖普法则假定所有：简化毕肖普法则假定所有Xi=0，不考虑，不考虑Ei的力矩作用；的力矩作用；（3 3）斯宾塞（）斯宾塞（SpencerSpencer）法；摩根斯坦）法；摩根斯坦普赖斯法普赖斯法(MorgenstemPrice）；）；沙尔玛法沙尔玛法（Sarma）：假定）：假定Xi与与Ei的交角或土条间力合力的的交角或土条间力合力的方向；方向；（4 4）简布）简布(JanbuJanbu）：假定条间力合力的作用点位置，由此提出普遍条：假定条间力合力的作用点位置，由此提出普遍条分

43、法。分法。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科假设不考虑条间力的相互作用，假设不考虑条间力的相互作用，将土条重力分解为平行与垂直土条将土条重力分解为平行与垂直土条底面的方向。底面的方向。因为因为Xi=Ei=0 建立土条建立土条垂直于滑动面垂直于滑动面的静力平衡方程的静力平衡方程得得11、瑞典圆弧滑动法平衡公式瑞典圆弧滑动法平衡公式可得可得：平行方向平行方向：垂直方向垂直方向：School of Transportation Southeast Uni

44、versity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科滑动力矩滑动力矩 抗滑力矩抗滑力矩 1niiMT R MM 代入代入11、瑞典圆弧滑动法平衡公式瑞典圆弧滑动法平衡公式u建立建立力矩平衡方程力矩平衡方程力矩平衡力矩平衡：School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科建立建立土条侧面力平衡土条侧面力平衡方程，土条方程，土条i i：因因12、简化的简化的BishopBishop法法平衡平衡公式公式假定假定1）：stani iii

45、ic lNTK School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科假定假定2）：忽略：忽略成对条间力成对条间力（Ei）产生的力矩产生的力矩 建立建立滑动体整体力矩滑动体整体力矩平衡方程：平衡方程：110nniiiiiW dT R 代入代入12、简化的简化的BishopBishop法法平衡公式平衡公式得到得到Bishop法简化式法简化式stani iiiic lNTK School of Transportation Southeast University，China 东南

46、大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四章第四章 路基防护与支挡结构设计路基防护与支挡结构设计 u第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护(slope protection)u第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造(types and construction)u第三节第三节 挡土墙结构布置挡土墙结构布置(structure layout)u第四节第四节 挡土墙的土压力计算挡土墙的土压力计算(calculation of earth pressure)u第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计(design of retaining wall)u第六节第六节

47、 轻型挡土墙轻型挡土墙(light retaining wall)u第七节第七节 其它支挡结构其它支挡结构(other types)21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四章第四章 路基防护与支挡结构设计路基防护与支挡结构设计 u了解路基的坡面防护与冲刷防护的类型与方法；了解路基的坡面防护与冲刷防护的类型与方法；u掌握挡土墙的用途、类型与使用条件；掌握挡土墙的用途、类型与使用条件；u熟练进行挡土墙的土压力熟练进行挡土墙的土压力计算（被动土压力计算（被

48、动土压力 地震力）；地震力）；u掌握重力式挡土墙的构造、设计与稳定性掌握重力式挡土墙的构造、设计与稳定性验算要求；验算要求；u了解轻型挡土墙的基本知识。了解轻型挡土墙的基本知识。21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、支挡结构的用途、支挡结构的用途支挡结构的用途支挡结构的用途(functions of retaining wall)保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固与防护保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固与防护公路、铁路、城市建设

49、，水坝建设、河床整治、港口工程、公路、铁路、城市建设，水坝建设、河床整治、港口工程、山体规划、山体滑坡及水泥流防治山体规划、山体滑坡及水泥流防治景观美化景观美化21:11School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科墙面墙面（墙胸）（墙胸）（batter）墙背墙背（俯斜、仰斜、垂直）（俯斜、仰斜、垂直）有直线形墙背和折线形墙背之分有直线形墙背和折线形墙背之分（back）墙顶及护栏墙顶及护栏（top and parapet）墙底墙底（墙趾、墙踵）（墙趾、墙踵）（footi

50、ng）基础基础（basement）设计主要内容包括基础形式的选择和设计主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。基础埋置深度的确定。排水设施排水设施（drainage）由地面排水和墙身排水两部分组成。由地面排水和墙身排水两部分组成。沉降缝和伸缩缝沉降缝和伸缩缝（settlement joint and expansion joint）挡土墙的组成示意图挡土墙的组成示意图墙背墙背墙身墙身基础基础墙踵墙踵墙顶墙顶墙面墙面墙趾墙趾基底基底2、支挡结构的构造、支挡结构的构造墙墙身身（stem）21:11School of Transportation Southeast University，C