路基路面工程 教学课件 作者 郭兰英 主编 朱红兵 董连成 副主编第九章.ppt

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1、§9碎石路面与基层§9-1概述§9-2碎、砾石路面的力学特性§9-3碎、砾石路面与基层§9-4级配碎（砾）石基层§9-5优质级配碎石基层重点掌握各种碎砾石路面的强度构成原则；掌握土碎石混合料3种物理状态；掌握各种碎砾石路面使用范围、对材料的要求、施工程序。§9碎石路面与基层§9-1概述碎（砾）石包括级配碎石、级配砾石、天然砂砾等，碎（砾）石作为路面基层的粒料应具备以下功能：（1）具有一定抗剪强度，在荷载，尤其是重载作用下，不会发生剪切破坏。（2）具有较高的承载能力，即有较高模量，通过合理设计可使上面的沥青层底面不产生过大的拉应变或拉应力而导致路面过早疲劳开裂。（3）具有良

2、好排水性能。路青混凝土面层优质级配碎石半刚性基层采用碎（砾）石路面（或）基层应注意以下几点：①由于碎（砾）石路面属非整体性材料，因此，用作路面面层时只适合于低交通量道路或简易铺装临时道路；②作为高级路面基层时，其上各层的抗疲劳验算应为重点；③在重复荷载作用下可能导致塑性变形，应注意验算车辙总量。粒料是指不加任何结合料稳定的集料，一般除了加水拌和外不加任何结合料又称为无结合料集料，或非处治集料。按照我国现行基层施工规范将粒料材料分为两种即级配型和嵌锁型。§9-2碎、砾石路面的力学特性一、碎(砾)石路面强度构成由矿料之间的联结程度构成强度。即τ=c+σtgφ材料的粘结力材料的内

3、摩擦力松散材料：在外力作用下，材料先在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭到破坏的混合料。例：碎砾石路面松散材料组成的结构强度颗粒本身的强度主要是颗粒之间的联结强度1）嵌锁型原则嵌锁型原则的理论基础是填充理论2）级配原则最佳级配组成的理论基础是C.A.G魏矛斯（Weymooth）提出的干涉理论……(一)纯碎石材料c=0，τ=σtgφ嵌锁原则:抗剪强度取决于c+σtgφ各类碎砾石材料的抗剪特性和影响因素：剪切面上的法向力τ材料内摩擦角……（2）石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度。施工时的压实程度。（1）颗粒表面的相互滑动摩檫；（2）因剪切时体积膨胀而需克服的阻

4、力；（3）因颗粒重新排列而受到的阻力。（1）单一颗粒30°、许多颗粒紧密接触40~50°τ=c+σtgφ(二)土-碎（砾）石混合料土-碎（砾）石混合料的强度和稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小。此类材料的强度形成原理和细料（土）的含量有关：τ=c+σtgφ1.含土量较少时：以嵌挤原则形成强度。特点：密实度较低、透水性好、不易冰冻、压实困难。2.含土足量时：足量的细料主要用以填充孔隙、以嵌挤原则形成强度。特点：和上述特点对相比抗剪强度、密实度提高，透水性低，易压实。3.含土量较多时：集料悬浮于细料之中。以密实原则形成强度。特点：易压实、密实度低、易冰冻、透水性差、含水量对强度

5、、稳定性影响大。图10-1土碎石混合料3种物理状态图10-2土～砾石混合料密实度和CBR随细料含量而变化图10-1土碎石混合料3种物理状态6图9-3土～碎石混合料密实度和CBR随细料含量而变化7图9-4混合料密实度和CBR随细料和最大粒径的变化8从上述试验分析可知，在混合料颗粒组成已知的情况下，密实度才可以作为衡量强度和稳定性的依据，细料含料偏多的混合料强度和稳定性大大低于细料含量偏低的混合料。图10-1图9-5塑性指数对砾石（最大粒径2.54cm）三轴强度的影响实践表明,集料为碎石时,由于颗粒嵌挤作用增强,其强度和稳定性比圆滑砾石集料好,渗透系数也高,更易排水。除了颗粒尺

6、寸分布外，细粒土的物理性质对强度和稳定性也有影响，特别当集料颗粒间丧失接触时影响更大。二、碎（砾）石材料的应力——应变特性碎（砾）石材料的显著特点是应变的非线性性质，回弹模量……颗粒材料的回弹模量大小，决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水量等。一般密实度愈高，模量值愈大；棱角多，表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含水量仅有甚小影响。三、碎（砾）石材料的变形积累1、良好级配砾石在保证良好排水条件下塑性形变的发展，由图可见，当应力作用次数达到104次时，形变已基本上不发展；图砾石材料在良好的排水条件下塑性形变的发展但当荷载应力较大，超过材料的耐久疲劳应力，达到一

7、定次数后，形变随应力作用次数而迅速发展，最终导致破坏。2、级配组成差的粒料。即使应力作用了很多次，仍继续有塑性形变的增长，但想获得低的塑性形变，级配料中的细料含量必须少于获得最大密实度的含量。§10-3碎（砾）石路面与基层1.定义：碎石路面是用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面，2.分类：按施工方法及所用填充料不同可分为：水结碎石、泥结碎石、泥灰结碎石、干压碎石四种。3.用途及特点：碎石路面通常用砂、砾石、天然砂石、或块石为基层，有时亦可直接铺在路基上。碎石路面的优点是投资不高，可以随交通量的增加分期改善；缺点