路基土的特性及设计参数

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
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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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第一节 路基土的分类及工程特性
岩石 地球
➢细粒土应按其在塑性图（低液限wL<50%；高液限
wL≥50%）中的位置确定土名称。
细粒土塑性图
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1、路基土的分类
3）细粒土
细粒土
粉土
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3、路基土的基质吸力与饱和度
重力含水率(w)、体积含水率(θw)和饱和度(S)
➢Gs和ρd一定时，三者均能有效表征路基湿度状况。
湿度变化导致土体体积变化，w不变而S和θw发生变 化，S和θw表征路基湿度实际情况，故均可采用，因 S直观，采用饱和度S作为路基湿度的评价指标。
风化 搬运、沉积
土 地球
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
形成过程 影响
形成条件
物理、力学 性质
1、路基土的分类
不同粒组的划分界限及范围
其中：以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界； 以0.075mm作为细粒组与粗粒组的分界； 2mm是粗粒组中的砾与砂粒的区分界限； 0.002mm是粘粒与粉粒的区分界限。
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1、路基土的分类
➢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12种。
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3、路基土的基质吸力与饱和度
◆ 基质吸力影响因素
700 600
基质吸力(kPa)
500 400
300 200
100
0 0.0
10.0
20.0
30.0
地下水位(m)
40.0
50.0
路基相对高度大于1~2m时，路基土基质吸力主要与气候指标 相关，包括平均相对湿度、降雨天数和湿度指数TMI。
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3、路基土的基质吸力与饱和度
基质吸力预估模型回归参数（α、β、γ、δ）与wPI有关
wPI
α
β
0
0.300
419.07
0.5
0.300
521.50
5
0.300
663.50
10
0.300
801.00
20
0.300
975.00
50
0.300
1171.20
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3、路基土的基质吸力与饱和度
— 建立TMI-wPI基质吸力hm(kPa)预估曲线和预估模型
— 参数标定 hm y w
hm α eβ/TMIγ δ
1000000 100000 10000
➢饱和土的孔隙中不但充填有水，而且还有空气，水
—气分界面（收缩膜）具有表面张力，在非饱和土中 ，孔隙气压力与孔隙水压力不相等，并且孔隙气压力 大于孔隙水压力，收缩膜承受着大于水压力的空气压 力，这个压力差值称为基质吸力。
➢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。
回弹模量室内试验条 件湿度（标准状态）
路基湿度设计状态
路基实际的设计状态→平衡湿度状况，与回弹模量室内试 验条件不完全一致,因此：
平衡湿度状态下的路基回弹模量=
标准条件下的模量×湿度调整系数(TMI)
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1、路基土的分类
➢土的基本代号
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1、路基土的分类
➢不均匀系数Cu 和曲率系数Cc
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1、路基土的分类
特殊土
➢包括黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和冻土。 ➢黄土、膨胀土和红黏土按特殊土塑性图定名。
✓ ①黄土：低液限黏土（CLY），分布范围大部分在A线以上，且wL<40%；②膨胀土：高液限黏土（CHE），分布范
围大部分在A线以上，且wL>50%；③红黏土：高液限粉土（MHR），分布范围大部分在A线以下，且wL>55%。
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3、路基填料的选择
路基填料
➢路基填料是路堤施工中的填方筑路材料。
填料选择要求
➢路基填料应选择强度高、水稳性好、压缩性小，且运输便利
、施工方便的天然土源。
➢路基填料选择依据的指标是CBR值。
地下水位控制的基质吸力预估模型
气候因素控制的基质吸力预估模型
测试数据 wPI=0 wPI=0.5 wPI=5 wPI=10 wPI=20 wPI=50
1000
基质吸力（kPa）
100
10
1
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 TMI
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3、路基土的基质吸力与饱和度
土的基质吸力与饱和度之间关系
如何确定 基质吸力？
基于非饱和土力学中土－水特性曲线理论预估路基湿度
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3、路基土的基质吸力与饱和度
采用基质吸力指标的原因
➢JTG D30-2004采用平均稠度指标作为路基湿度评价
指标，虽然综合了土的塑性特性，包含了液限与塑限 ，也能反映土的软硬程度。
wc
(wL
w
) (wL
wP )
(wL wP ) 0
➢对于塑性指数为零或接近于零的土组，土的平均稠
节尾
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
第二章
路基土的特性及设计参数
东南大学交通学院
路基路面工程教学小组
huangxmseu@foxmail.com Tel:025-8379 5184
主要内容
➢第一节 路基土的分类及工程特性 ➢第二节 路基水温状况及干湿类型 ➢第三节 路基的力学强度特性 ➢第四节 路基的承载能力及材料参数
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度不能全面反映路基土的工作状态。
➢JTG D30-2015用路基工作区和地下水位确定湿度。
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3、路基土的基质吸力与饱和度
路基湿度设计状态
竣工2~3年
路基湿度
平衡湿度状况
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1、路基土的分类
1）巨粒土
➢试样中巨粒组粗颗粒(大于60mm的颗粒)质量多于总
质量15%的土称为巨粒土。如果巨粒组土粒质量少于 或等于总质量15%的土，可扣除巨粒，按粗粒土或细 粒土的相应规定分类定名。 巨粒土
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➢ 路基水温状况及其变化
➢ 路基水温状况是湿度与温度变化对路基产生的共同影响; ➢ 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。
冻胀丘 Pingo
热融thaw
路基冻胀 School of Transportation Southeast University，China
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➢路基水的来源
原始土具有的自然含水量，路基水的主要来源有：
➢ 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 ……
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2、大气温度及其对路基水温状况的影响
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1、路基土的分类
2）粗粒土
➢试样中粗粒组含量大于50%的土称为粗粒土，粗粒
土分砾类土和砂类土二种；
✓砾粒组(2mm-60mm的颗粒)质量多于砂粒组质量的土称为
砾类土。
✓砾粒组(2mm-60mm的颗粒)质量少于或等于砂粒组质量的
土称为砂类土。
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1、路基湿度的来源
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1、路基湿度的状况
三者 关系式
S
ws
w
s d
1
w d
w 1
Gs
w
1
d s
S
1
d Gs w
S
w
wd w
w S Gs e
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3、路基土的基质吸力与饱和度
土的基质吸力
盐渍土分类表
特殊土塑性图
冻土分类表
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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。
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1、路基土的分类
粗粒土
粗粒土
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1、路基土的分类
3）细粒土
➢细粒组(小于0.075mm的颗粒)质量不小于总质量
50%的土总称为细粒土。
γ
δ
133.45
15.0
137.30
16.0
142.50
17.5
147.60
25.0
ห้องสมุดไป่ตู้
152.50
32.0
157.50
27.8 节尾
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4、路基平衡湿度状况和路基平衡湿度预估方法
➢路基的平衡湿度状况
路基平衡湿度状况分为三种： 干燥、中湿、潮湿
➢路基平衡湿度状况确定方法
✓ 潮湿类路基的路基工作区均处于地下水毛细润湿影响范围内，路基平衡湿