《路基构造》PPT课件.ppt

1,西南交通大学,第十章 路基构造 本章要点:路基类型 路基断面 路基设计 路基边坡稳定性及检算方法,2,西南交通大学,10.1 路基横断面及组成 一 路基类型 1.按断面形式分 路堤线路高出自然地面，经填筑而成 路堑线路低于自然地面，经开挖而成 不填不挖 半路堤部分填筑 半路堑部分开挖 半堤半堑部分开挖、填筑,3,西南交通大学,路基断面图,4,西南交通大学,二 路基组成 1.路基本体路基体 2.排水设备地表水、地下水 3.防护加固建筑物(一)路基本体 1.路基顶面 2.路肩 3.边坡,5,西南交通大学,6,西南交通大学,7,西南交通大学,路基顶面宽度构成要素 a.单线 有路拱：B=2C+2+A 无路拱：B=2C+2m(h1+h2)+A,B顶面宽C路基肩宽 x边坡宽 A道床顶面宽,8,西南交通大学,b.复线（非渗水路基）：B=2C+2x+A+D,9,西南交通大学,10,西南交通大学,曲线地段 单线：路基面外侧需加宽，加宽量在缓 和曲线范围内递减 复线：加宽需计算。注：线间距需加宽2.路肩路基顶面无道床覆盖的部分1)作用:防止路基核心部分在受压时向外发生挤动 与变形 防道碴滚落 便于设置各类信号与线路标志 供行人行走2)路肩宽度、级 路堤：宽度0.6m 级及路堑：宽度0.4m,11,西南交通大学,3)边坡 路堤：路堤两侧的斜坡 路堑：开挖面两侧的斜坡 决定边坡坡度的因素 路堤 填料性质 边坡高度 基底水文，地质条件 路堑 边坡土质 地质水文条件 边坡高度,注：边坡坡度：路堑为 1：0.3 1：1.75 路堤为 1：1.3 1：1.75,12,西南交通大学,三 路基设计(一)路堤横断面 1.路堤标准横断面,注:1)护道保持路基稳定有2-4%斜度利于排水 2)纵向排水沟：底宽0.4m，深0.6m，边坡为1:1 梯形断面，纵向坡度为2 8,2.路堤横断面构成 路基面 边坡 护道 取土坑 纵向排水沟,13,西南交通大学,(二)路堑横断面 1.路堑标准横断面,2.路堑横断面构成 路基面 侧沟 边坡 截水沟（天沟）注：1）侧沟：排水，边坡1:1，2-8%纵坡 2）隔离带：稳定路堑边坡，宽度2-5m 3）天沟：防水流入路堑,14,西南交通大学,10.2 路基的稳固性一 影响路基稳固性的因素 1.路基稳固性概念 1）作用于路基上的力:列车的载荷 轨道重力 土体本身的自重 自然营力 2）路基稳固性要求：在温度变化，风雨等自然力的侵蚀下，能够 保持稳固，即不发永久变形（塌陷等）,15,西南交通大学,3)路基稳固性判定：用路基强度与稳定性表示，在判定时，采用 力学分析法或工程地质对比法进行4)路基稳固性破坏的变化过程：由于地表水的渗入，地下水上升或由于土壤 内温度的变化及其它人为因素，引起土壤结构与 性质的变化，其稳定性遭到破坏。其变化过程呈 循环性，循环时间不等，变化程度也因自然和人 的活动而异。一般表现为：局部移动相对稳定局部移动相对稳定全 面移动稳定丧失。,16,西南交通大学,2影响路基稳固性的因素 1)路基的平面位置与形状 平面位置：地质不良地段 形状：标高、路基宽度、路基边坡 2)路基与轨道类型的匹配 3)地质、地形与水文条件 不良地质：滑坡、崩塌、泥石流、软土、盐土 粘土、多年冻土、黄土等 水文：地表水、地下水 4)自然营力:风、雪、雨、冻 5)人为作用。,17,西南交通大学,二 路基失去稳定性的外观表现 1.基底沉降：由路基底部、地质、水文变化 引起 2.路堤本身沉降：内部应力变化（温度、外 力）3.边坡坍塌、滑动 4.路基整体滑动 三 路基稳定性验算 验算方法为两种：数学分析方法；近似计算方法 一般采用第2种方法,18,西南交通大学,1.路基稳定性验算近似的计算法原则：基本假定 1)路基土体破坏由剪切破坏引起 2)路基土体极限平衡状态在滑动面上达到 3)路基土体的滑动为整体滑动 4)不考虑滑动体内部的应力分布2.路基边坡稳定性验算方法 1)路基滑动面 A平面形匀质砂类土 B圆柱面匀质粘性类土 C折线与曲线形特殊性质类的土,19,西南交通大学,2)路基稳定系数 抗滑动抵抗土体下滑的力（内摩擦力+粘聚力）稳定系数:,K=1 临界稳定；K 1 边坡稳定，取K=1.25,3)计算方法 A均质沙土类,滑动面为AB滑动土体(重力)为Q(包 括轨道、列车动载荷)土柱：列车与轨道的换 算重量,20,西南交通大学,下滑力T=Q Sin 法向分力N=Q Cos 抗滑力=N tg+CL,式中:土体的内摩擦角 C粘聚力 L滑动面长度 滑动面与水平面夹角,21,西南交通大学,注：假想面有多个，AB 只是其中之一 由多个假想面求出多个K，k1、k2、kn。n个k中最小者所对应得假想面为最危险滑动面 若路基有纯净砂土类构筑 则C=0 故有：k=（Q Sin tg）/（Q Cos）=tg/tg 若k 1.25，须采取措施以保证路基稳定,22,西南交通大学,B粘性土滑动面为圆柱面，滑动面与路基横断 面的交线为圆弧 稳定系数 k=抗滑动力矩/下滑力矩 抗滑动力矩=RT 以土块2为例：,1)抗滑力矩 FF=R(N2 tg+CL2),23,西南交通大学,式中：R滑动圆弧半径 Ti圆心铅垂线左侧土条切向分力（起抗 滑作用）Li每条土块滑动面长度 Ti圆心铅垂线右侧土条切向分力,2)下滑力矩,则,24,西南交通大学,C陡坡路堤的稳定性验算 1)陡坡路堤：土质基底1:2.5；石质基底1:2.0 2)验算方法：按已知滑动面进行稳定性计算分析。3)当滑动面为单一斜坡时，K的计算参照砂类土直 线破裂法。当滑动面为折线斜面时，可将土体按折线分 成条块，计算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力 为零或小于零，则土体具有良好稳定性。否则应 采取措施。,25,西南交通大学,四 强化路基1强化路基的特点 1)防水、强度高 2)具有一定的刚度 3)荷载向路基下部的应力分布均匀,26,西南交通大学,2强化路基的结构 1)基体表面采用沥青混凝土铺面 2)铺面下部采用碎石与炉渣级配层,27,西南交通大学,10.3 路基排水一 水对路基的危害 1.地表水：冲刷、侵蚀（边坡出现沟槽、路基土 壤变软）2.地下水：基体湿度增加，支承力降低或出现翻 浆冒泥二 路基的地面排水 1.各种水沟的布置原则 1)顺线路方向布置 2)沟底纵坡2,28,西南交通大学,3)水沟断面尺寸应能保证流水不外溢4)当两断面尺寸不同水沟相接时，应设过渡段5)对特殊土质地段水沟应采用防漏，防冲刷措施,三 地表水排水设施,1路堤 排水沟 地点：设于路堤两侧，若地面横坡 明显，设于迎水一侧 作用：排除路堤范围的水或拦截田 野流向路基的水 断面：与侧沟同，纵坡与侧沟同 矩形水槽：用于土体松软潮湿，地形、地物 限制不能修水沟,29,西南交通大学,2路堑,30,西南交通大学,地表排水沟图,31,西南交通大学,四 路基地下排水 1方法 拦截阻断地下水补给源 疏导疏干浅层地下水 降低过高地下水位 封闭阻隔地下水 2地下水排水设备 1)明沟及深水槽 作用：地表、浅表地下水或土体中上层滞水的 排水 设置：顺线路方向布置 断面：明沟：梯形 槽沟：矩形,32,西南交通大学,2)边坡渗沟 作用：疏干潮湿路堑或路堤边坡 起支撑、稳定边坡的作用,33,西南交通大学,3)截水渗沟 作用：拦截地下水、修建于路基内,34,西南交通大学,4)侧沟下或侧沟旁渗沟 作用：降低或疏干路基一侧或两侧路基面以下土 体中的水,35,西南交通大学,5)渗水隧洞 作用：截断或排出深层地下水（10-20m）特点：采用拱形断面 顶拱与端墙留有渗水孔 一般与立式渗井配合使用,36,西南交通大学,10.4 路基防护与加固一 路基防护 1.坡面防护保护路基边坡免受自然力的破坏 2.冲刷防护保护滨河地段的路基边坡免受水流 冲刷 二 路基边坡坡面防护 1.植物防护 种草适用于边坡坡度不大（1:1.25）高度 较小 铺草皮适用于较高、较陡的边坡 种树适用于坡度较缓的边坡,37,西南交通大学,2.工程防护 灌浆、勾缝路基面边坡为不易风化的岩石体 抹面与捶面易风化的软岩边坡 喷浆及喷射混凝土易风化的硬岩切边坡较陡 土工纤维布用于土质边坡 砌石护坡土质边坡和易风化岩石边坡 漿砌片石护墙较陡易风化岩石路基边坡 三 边坡冲刷防护1.直接防护 1)草皮防护用草皮砖做台阶式叠砌 2)抛石护坡适用于边坡高度较大河岸处,38,西南交通大学,3)干砌与浆砌护坡：适用于河滩或台地边缘路基(干砌)适用于受较强强水流冲刷的边坡(浆砌)4)水泥板护坡代替浆砌片石护坡5)挡土墙用于峡谷急流河段6)石笼护坡用于较陡路基边坡,39,西南交通大学,2间接防护 采用导流或阻流的方法。改变水流性质与方 向，从而达到防护的目的。1)丁坝:坝体伸向河心，迫使水流改变方向，起到防 护作用,40,西南交通大学,2)顺坝:是水流匀顺和缓地顺坝身流动，偏离 被防护体,41,西南交通大学,四 路基加固 通过修建加固结构物,使路基得以加固 1.加固结构物类型 1)挡土墙 2)片石垛 3)扶壁 4)挡渣棚,42,西南交通大学,43,西南交通大学,1)重力式依靠自身重力支撑边坡压力，一般为 土、石或混凝土材料制造,44,西南交通大学,2)悬臂式与扶臂式钢筋混凝土材料、尺寸小、重量轻适用于墙高5m以上。当墙高大于10m时，沿墙身加扶壁，即为扶壁式挡土墙,45,西南交通大学,3)锚定式新型挡土结构物，工厂化生产可拼装。具有重量轻、柔性大、造价低、施工方便等优点。,