特殊地区道路思考题

1.（ （1 1）路基投入使用后，其湿度状态会发生什么变化？（）路基投入使用后，其湿度状态会发生什么变化？（2 2）试根据非饱和土力学的“水）试根据非饱和土力学的“水- -土特征曲线”叙述预测土特征曲线”叙述预测 路基平衡湿度的方法。路基平衡湿度的方法。 （（3 3）通过绘制简图叙述在中湿条件下路基内基质吸力随深度的变化规律。）通过绘制简图叙述在中湿条件下路基内基质吸力随深度的变化规律。 答： （1） 路基一般是属于经过开挖、重塑和再压实的土，且位于地下水位上方，大多都属非饱和土，其湿度状态 常年受到地下水位升降、降水与蒸发、内部排水条件等因素的影响， 路基湿度在使用期内会逐渐发生演变，通常由 建成初期的最佳压实含水量状态逐渐变化为服务运行期的平衡含水量状态，进而导致路基结构支撑条件发生变化。 （2）具体方法如下： ①通过滤纸法，测定土样基质吸力，并测量对应土样的体积含水量。②绘制 SWCC 曲线，拟合常见 SWCC 模型， 并对模型参数进行标定。 ③预估地下水位控制区粘土路基内基质吸力，结合标定的SWCC 模型，预估路基土平衡湿度。 ④对比分析平衡湿度预测与实测结果，检验该粘土路基平衡湿度预估方法的合理性。 路基土基质吸力主要受地下水位影响，此时路基湿度在基质吸力、重力和积土荷载的共同作用下一般处于平衡湿度 状态，以下为受地下水位影响的路基土基质吸力预估方程：hs=h*γ w其中 hs为基质吸力，h为计算点距地下水位的 距离，γ w为水的重度。 （3） 2.2.《公路路基设计规范》 《公路路基设计规范》 （（JTGJTG D30-2015D30-2015）第）第 3.2.43.2.4 条规定，路基应以路床顶面回弹模量为设计指标，以路床顶面条规定，路基应以路床顶面回弹模量为设计指标，以路床顶面 压应变为验算指标。请回答：压应变为验算指标。请回答： （（1 1）如何确定新建公路路床回弹模量？（）如何确定新建公路路床回弹模量？（2 2）为何要控制路床顶面压应变？（）为何要控制路床顶面压应变？（3 3）如果）如果 路床回弹模量或者路床顶面压应变不满足要求，应采取什么措施？路床回弹模量或者路床顶面压应变不满足要求，应采取什么措施？ 答： （1）新建公路路基回弹模量设计值E0应按 1）式计算，并满足 2）式要求。 E0=KsK ƞMR 1）式 E0≥[E0] 2）式 式中：E0—平衡湿度状态下路基回弹模量设计值（MPa） [E0]—路面结构设计的路基回弹模量要求值（MPa） MR—标准状态下路基动态回弹模量值（MPa） Ks—路基回弹模量湿度调整系数 K ƞ—干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数 （２）我国沥青路面设计的依据是以各层的弯沉为设计指标，以层底弯拉应力为验算指标，基层底压应变的极限值 即为破坏值，是设计指标，因此为了保证路面结构，在路基设计过程中，应当对路床顶面的变形加以控制。 （３）当路基湿度状态、路基填料ＣＢＲ、路床回弹模量和竖向压应变不能满足要求时，应根据气候、土质、地下 水储存和料源等条件，经技术经济必选后，对路床采取下列措施： ①可采用粗粒土或低剂量无机结合料稳定土等进行换填深度； ②对细粒土可采用砂、砾石、碎石等进行掺和处治，或采用无机结合料进行稳定处治。细粒土处治设计应通过物理 力学试验，确定处治材料及其惨量、处治后的路基性能指标等； ③水文地质条件不良的土质挖方路基或潮湿状态填方路基，应采取设置排水垫层、毛细水隔离层、地下排水渗沟等 措施； ④季节冻土地区各级公路的中湿、潮湿路段，应结合路面结构进行路基结构的防冻验算。必要时，应设置防冻垫层 或保温层。 3.3.地基加固的方法有哪些？分别叙述其原理。 地基加固的方法有哪些？分别叙述其原理。 答：⑴排水固结法，原理：粘性土地基在荷载作用下，土中孔隙水排出，孔隙比减小，地基固结变形，超级水压力 消散，土的有效应力增加，地基图强度提高。 ⑵振密、挤密法，原理：采用一定的手段，通过振动、挤压使地基上孔隙比减小，强度提高、必要时，在振动、挤 密的过程中，同填砂、砾石、灰土等，与地基上形成复合地基，从而提高地基承载力，减少压缩量。 ⑶置换及拌入法，原理：采用专门的技术措施，以砂、碎石等材料置换软弱上地基，或在部分上体中掺入水泥或砂 浆等形成加固体，与未加固部分的上形成复合地基，从而提搞地基承载力，减少压缩量。 ⑷灌浆法，原理：用液压、气压或电化学的原理把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物 理力学性质。 ⑸加筋法，原理：通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等，达到提高地基承载力，减少压缩 量。 ⑹冷热处理法，原理：通过人工冷却，使地基冻结，或在软弱粘性土地基的钻孔中加热，通过焙烧使周围地基减少 含水量，提高强度，减少压缩性。 4 4 软土路基控制加荷速率和分阶段施工的目的、意义及方法软土路基控制加荷速率和分阶段施工的目的、意义及方法 （1）由于软土地基本身强度较低、含水量大、渗透性差。在外荷载作用之后，地基土孔隙水逐渐排除，超孔隙 水压力逐渐消散，此时土体内的有效应力逐渐提高，土体发生固结变形，地基强度逐渐增长。（2）在一定的加荷速 率下，土体内的这种变化是在地基土的允许强度范围内进行的；当加荷速率过大，外荷超过了土体的容许强度后， 即使地基未达到完全破坏，也会造成地基局部塑形变形区加大，地基侧向变形增大，从而增大地基的沉降值。 （3） 在软土初始剪切强度太低，不足以保证路堤稳定时，可以采用分阶段施工方法。 路堤填筑到一定高度，其稳定安全 系数达到预定的下限值后，放置一段时间，使软土地基通过固结而增加其抗剪强度，达到能支撑下一层填土重量； 而后进行第二阶段的路基填筑，在其安全系数下降到预定下限值后，在放置一段时间，重复多次，填到设计高度为 止。 （4）虽然在路堤填筑之前应按软土的初始剪切强度、固结速率、不排水剪切强度同有效应力的关系等，分析安 排分阶段的填筑高度和施工进度，但是由于各项参数的不确定性，需要在填筑过程中监测软土层内有效应力的实际 增长，以检查设计和控制施工。监测通过埋设在软土层内的孔隙水压力仪和沉降仪进行。 5 5 试述土工泡沫塑料减载作用机理（包括挡土墙和涵洞）试述土工泡沫塑料减载作用机理（包括挡土墙和涵洞） 原理：土工泡沫塑料容重只有土的1/50~1/100，并具有较好的强度和压缩性能，用于填土料可有效地减小作用 在地基上的荷载，需要时也可置换部分地基土，以达到更好效果。 土工泡沫塑料具有自承性和自硬性，用于挡土 结构中，可以减轻对墙面的水平压力。用于挡土结构的土工泡沫塑料压缩性高 ，由于相对静止的挡土结构和填土之 间产生位移，填土剪切强度得以充分发挥，尤其在加筋土挡土墙中， 对于驱动筋材拉伸强度作用非常有效。将其装 置在刚性挡土墙与填土之间，可以极大地减少对挡墙结构的横向作用力，起到明显的减震效果。 涵洞：土工泡沫塑料作为柔性填料，布置于上埋式涵洞的管顶，利用土工泡沫塑料的压缩性，使得刚性结构与填土 之间产生一定的位移，有利于土体自身剪切强度的发挥，从而减小作用于结构上的土压力，形成土拱效应，减轻荷 载。 6 6 试述软土地基条件下轻质材料铺设厚度的确定方法试述软土地基