特殊地区道路思考题.docx

1、1.（1）路基投入使用后，其湿度状态会发生什么变化？（2）试根据非饱和土力学的“水-土特征曲线”叙述预测路基平衡湿度的方法。 （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。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：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。 绘制 SWCC 曲线，拟合

2、常见 SWCC 模型，并对模型参数进行标定。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。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* w其中 hs为基质吸力， h 为计算点距地下水位的距离， w为水的重度。（3）2.公路路基设计规范 （JTG D30-2015）第 3.2.4 条规定，路基应以路床顶面回弹模量为设计指标，以路床顶面压应变为验算指标。请回答：（1）如

3、何确定新建公路路床回弹模量？（2）为何要控制路床顶面压应变？（3）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？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=KsKMR 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干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数（）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

4、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。（）当路基湿度状态、路基填料、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：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；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；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；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，

5、应设置防冻垫层或保温层。3.地基加固的方法有哪些？分别叙述其原理。答：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。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。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。灌浆法，原理：用液压、气压或电化学

6、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。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。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 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

7、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，

8、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 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 1/501/100，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。

9、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 试述软土地基条件下轻质材料铺设厚度的确定方法7、 （1）路基拓宽改建设计的核心技术问题是什么？（2） 公路路基设计规范 （JTGD30-2015）第 6.4.3 条“高速公路、一级公路路基拓宽改建”要求， “深厚软土地基，可采用复合地基或轻质路堤等处理措施，不宜采用对既有路基产生严重影响的排水固结法或

10、强夯法。对于鱼（水）塘、河流、水库等路段，需要排水清淤时，应采取防渗和隔水措施后方可降水” 。请结合土力学原理谈谈你对上述条款的理解。答案：（1）路基拓宽改建设计的核心问题是新老路基产生的不均匀沉降，导致新老路基在路面衔接处引起反射裂缝。（2）高速公路、一级公路路基拓宽改建中，对于深厚软土地基，由于含水量高、土体承载力低，荷载作用下会产生较大变形，采用排水固结或强夯法，对深厚软土的含水量排除不彻底，会产生“弹簧”现象，新老路基结合部的强度和稳定度不能够满足要求，而应采用复合地基或轻质路堤等处理措施会更有成效。对于鱼（水）塘、河流、水库等路段，含水量高、淤泥土强度刚度稳定性均不能满足要求，因此需

11、要排水清淤，为避免该段土体水分迁移加强施工效果，应当配合采用防渗和隔水措施，再进行降水处置更为合理，同时可以缩短施工工期、增强处理的有效性。8、试述复合地基的作用原理、形成条件和荷载传递路径；答案：复合地基的作用机理主要表现为：挤密效应、排水固结效应、桩体效应、垫层效应和加筋效应。1) 挤密效应：竖向增强体复合地基在施工过程中将桩位处的土部分或全部的挤压到桩侧，使桩间土体挤压密实；2) 排水固结效应：增强体透水性强，是良好的排水通道，能有效地缩短排水距离，加速桩间饱和软黏土的排水固结；3) 桩体效应：复合地基中桩体刚度大，强度高，承担的荷载大，能将荷载传到地基深处，从而使复合地基承载力提高，地

12、基沉降量减小；4) 垫层效应：复合地基的复合土层宏观上可视为一个深厚的复合垫层，具有应力扩散效应；5) 加筋效应：水平向增强体复合地基，在荷载的作用下，发生竖向压缩变形，同时产生侧向位移。复合地基中的加筋材料，将阻碍地基土侧向位移，防止地基土侧向挤出，提高复合地基中水平向的应力水平，改善应力条件，增强土的抗剪能力；6) 协作效应：增强体与周围土体协调变形、共同工作、相得益彰。如竖向增强体复合地基，桩体强度高，刚度大，约束土体侧向变形，改善土体的应力状态，使土体在较高应力状态下不致发生剪切破坏。同时，土体也约束桩体的侧向变形，保持桩体的形状，提高桩的强度和稳定性。形成条件：在荷载作用下，增强体与

13、天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。设置增强体以保证增强体与天然地基土体能够共同承担上部结构荷载，通常要设置砂垫层、打入桩体、防渗和排水配合作业，确保地基中设置的增强体能满足形成复合地基的要求。荷载传递路径：对于浅基础，荷载直接传递给地基土体；对于桩基础，荷载通过桩体传递给地基土体；对于复合地基，荷载一部分通过桩体传递给地基土体，一部分直接传递给地基土体。9、试述采用易于风化的岩石填筑路堤的可行性及技术措施。对于易于风化的岩石填筑路堤,首先对风化岩路基填料的工程特性展开研究,提出了风化岩的压实破碎特性测试方法与评价指标其次,通过对不同风化程度的风化岩物理和力学性能的测定和分析,提出了基于

14、风化特征指数的风化岩风化程度分级标准,并以此作为高等级公路路基填料性能的评价依据。为了探索风化岩路基的变形特性,研究利用大型通用软件进行了风化岩路基沉降理论计算,同时,在高速公路路基施工现场埋设了“多功能沉降板”,对风化岩路基的沉降变形进行了观测,最后,在实验室试槽内开展了风化岩路基大型模拟试验,探讨了风化岩路基施工工艺。研究表明,利用风化特征指数评价风化岩填料的风化程度不仅能反映填料本身的特性,同时还成功的建立了风化岩填料的风化等级与路用性能的相关关系另外,采用轮迹高差法不仅能很好的控制路基压实质量,还能从侧面反映路基的承力能力。总之,论文通过理论分析、现场观测以及大型模拟实验研究,分析了风

15、化岩填筑路基随时间的沉降规律及影响因素,提出风化岩用于路基的施工指南和质量检测方法。10、朗肯土压力和库仑土压力理论的基本假设适用条件,上述理论的基本假设为简化土压力分析和计算提供了什么条件？答：朗金土压力假设，墙背直立光滑，墙后土体表面水平且无限延伸。这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面(在这两个平面上的剪应力为零)，作用在该平面上的法向应力即为主应力。库伦土压力理论的基本假设是：墙后填土均匀，挡土墙和滑动土契体视为刚体，墙后填土为无粘性砂土，当墙身向前或向后偏移时，墙后滑动土契体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑动。适用于填土表面为水平或倾斜的无粘性土对于粘性土只能用图解法。这样当

16、墙背移离或移向填土，墙后土体达到极限平衡状态时，墙后填土是以一个三角形滑动土楔体的形式，沿墙背和填土土体中某一滑裂平面通过墙踵同时向下发生滑动。根据三角形土楔的力系平衡条件，求出挡土墙对滑动土楔的支承反力，从而解出挡土墙墙背所受的总土压力。11、从作用机理考虑，支挡结构哪些分类答：1、重力式挡土墙（依靠墙身自重承受土侧压力）2、衡重式挡土墙（利用衡重台上的填土重量及墙体自重共同抵抗土压力以增加墙身的稳定性）3、卸荷板式挡土墙（在衡重式挡墙的墙背设置一定长度的水平卸荷板，卸荷板上的填料作为墙体重量，而卸荷板又减小了衡重式挡墙下墙的上压力 4、托盘式挡土墙（在挡墙顶部设置钢筋混凝土的托盘及道碴槽，

17、承受线路上部建筑和列车的重量）5、悬臂式挡土墙（采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小）6、扶壁式挡土墙（当悬臂式挡墙的立臂较高时沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来，以减小立臂下部的弯矩） 7、锚杆挡土墙（锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱、墙面板和锚杆组成，靠锚杆拉力来维持稳定，肋柱、挡板可预制，有时，根据地质和工程的具体情况，也采用无肋柱式锚杆挡土墙） 8、锚定板挡土墙（锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定）9、加筋土挡土墙（加筋土挡土墙是由墙面系、拉筋和填土共同组成的挡土

18、结构，由拉筋和填土间的摩阻力维持墙体的稳定；墙面板宜采用钢筋混凝土板，拉筋宜采用钢筋混凝土板条、钢带、复合拉筋带或土工格栅，目前也有采用土工合成材料作拉筋的包裹式（无面板）加筋土挡墙）10、土钉墙（土钉墙一般由土钉及墙面系（钢筋网和喷射混凝土构成的面层）组成，靠土钉拉力维持边坡的稳定）11、抗滑桩（抗滑桩是一种由其锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力的横向受力桩（当用在非滑坡工程时常称其为锚固桩） ，在土质和破碎软弱岩质地层中常设置锁口和护壁）12、桩板式挡土墙（桩板式挡土墙是一种在桩之间设挡板或土钉等其他结构来稳定土体的挡土结构）13、桩基托梁挡土坡（桩基托梁挡土墙是一种由基桩

19、、托梁及挡土墙组成的复合结构来稳定土体的挡土结构）14、预应力锚索（预应力锚索由锚固段、自由段及锚头组成，通过对锚索施加预应力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善结构内部的受力状态，顶应力猫索采用高强度低松弛钢绞线制作）12、比较普通悬臂式抗滑桩和预应力锚索抗滑桩的受力特性。13、试述在抗滑整治工程中实施动态设计和信息化施工的目的、意义与方法。14 试述板桩式挡土墙和土钉支护的施工特点。答：板桩式挡土墙的施工特点（1）先作好施工场地排水，管好施工用水。桩体施工顺序为：测放桩位清理并稳固桩孔附近坡面施工桩体锁口开挖一节桩孔绑扎护壁钢筋支模浇注护壁混凝土开挖下一节桩孔重复上面四道工序直到设计标高封底

20、绑扎桩身钢筋浇灌桩身混凝土至桩顶； （2）桩体应跳桩分节开挖，禁止在桩顶上方堆放弃渣及建筑材料； （3）挡土板可以现浇也可以预制，本文主要介绍采用外挂预制挡板的施工要求。外挂预制挡板主要通过帮条锚具与连接钢筋固定，帮条锚具的施工需严格按照有关规范、规定要求保证焊缝质量； （4）由于挡土板为外挂式，由桩顶向下施工，通过预埋连接钢筋与锚固桩连接为整体，封闭混凝土在挡土板施工后进行； （5）在桩板墙施工范围外设 5 个钢筋混凝土观测桩，对桩板墙进行定位、观测； （6）桩板墙施工时应加强对既有铁路的检测，发现问题应及时回填基坑土钉墙支护的施工特点（1）工期短。土钉支护在施工工艺上采用了边开挖边支护的方

21、法，因此不占用单独作业时间，节省了时间，有的甚至可将工期缩短一半。（2）造价低。土钉支护将土体作为支护结构的一部分，土方开挖量和混凝土工程施工量均较少，全部土钉连同面层钢筋网的用钢量也甚为有限，材料用量远低于桩支护和连续墙支护。根据欧洲的经验，土钉支护可比一般的背拉锚杆支护节约总造价 10%30%。在我国人工费用相对低廉，而机械台班费用昂贵，所以土钉支护比灌注桩等支护约可节约造价 1323。（3）施工简便。土钉的制造和成孔不需要太复杂的技术和大型的机械设备，施工方法灵活，对环境干扰小，特别适合人口密集的生活住宅区。考虑到人工费用的低廉，国内常用洛阳铲人工成孔。（4）应用广泛。土钉支护施工所需场

22、地小，能贴近已有建筑物进行基坑开挖，这是桩、墙等其它支护所难以做到的。土钉支护一般适用于地下水位以上或经过降排水措施后的杂填土、普通粘性土、非松散沙土边坡，即使有局部的软塑粘性土层，在采取一定措施后有可能采用土钉支护。（5）安全可靠。土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。15 试述冻土中在温度梯度作业用下产生水分迁移和积聚的原因。温度梯度影响下冻士中的水分迁移不但改变了冻土的结构构造和冰水比例,而目造.成冻土物理力学性质的改变,导致冰分凝和冻胀。湿度梯度是决定水分迁移的直接动力。土体的冻结过程中，一方面水相变

23、成冰，体积膨胀，造成土体冻胀;另一方面，水相变成冰，未冻水含量相对减少，湿度梯度变大，水分迁移越多，冻胀越明显。如果没有水的相变，湿度梯度仍保持平衡状态，水分的重分布也不会进行，也就不存在水分迁移，冻胀量也就越小。水分迁移现象是使失去湿度平衡的土层尽量恢复平衡的过程。16.试从冻胀因素出发，提出路基或结构物低级防冻胀技术措施。答：1、限制路堤最小高度。路堤高度原则上应大于冻结深度+0. 5 m，常年积水地段路基面应位于常水位以上不小于冻结深度+0. 5 m。2、改善路堤填料。加强基床细颗粒含量控制，基床表层填料应满足相关规定。3、加强排水系统设计。由于受客观条件限制，路堤高度无法满足限制路堤高

24、度要求时，加强路基排水设计，设置完善的路基排水系统，保证排水管网畅通，必要时设置机排等辅助排水设施。4、保温设计。路堤坡脚两侧设置防冻胀护道，可对路基本体和路基本体两侧的地基起到保温作用。为避免护道填料堵塞路堤排水通道，于护道适宜位置设置向外排水的砂砾层作为排水通路。5、低路堤。低路堤基床范围排水存在困难时，地表+0.5 m 至有害冻胀深度影响范围内浇筑 C35 素混凝土，表层设置钢筋网，下设 0.15m 厚碎石垫层。路基面位于内涝防洪高程以下地段，为保证路基免受积水浸泡，于路基面两侧设置挡水结构，并设置集水井及机排。17、试述冻土路基设计原则及使用条件答：1.保护冻土的设计原则保护冻土的设计

25、原则，就是采取有效的综合工程措施并使路基保持其最小临界高度，使路基建成后其基底的多年冻土人为上限能控制在一定的深度内，保持路基下的多年冻土不被融化，以确保路基的稳定性。2.控制融化速率原则控制融化速率的设计原则，就是指多年冻土区的路基，在路面设计使用年限内路基下卧多年冻土的人为上限不下降，或由于人为上限的下降导致冻土路基产生的融沉变形在设计容许变形范围以内的原则。3.不保护多年冻土的设计原则该原则就是在路基建成后的运营期间，允许路基下地基中的多年冻土全部或部分融化，或在筑路时预先使路基下的多年冻土融化，路基设计按非多年冻土地区的技术标准进行。4.冻土区的融区与冻土岛的设计原则连续多年冻土区中的

26、融区及其冻土岛，该类多年冻土地温最高。对于修筑路基导致冻土环境条件改变形成的融区、河谷融区的路段，按最高地下水位、地表积水、最大冻结深度和土质等确定路基高度;对于较小的冻土岛，则采用保护冻土或控制融化速率的设计原则，确定路基高度。5.综合治理的设计原则结合相关调控措施以“积极预防、减少辐射、增强对流、制冷阻热、主动保护、综合治理”作为现阶段特殊路基设计原则18.试述多年冻土地区路基温度调控技术措施答：1.保温路基保温板试验路各段保温板上下温差明显，起到了预想的作用对于沿线高温退化性多年冻土，保温板可以延缓其下冻土表明，可以大大减小保温板下土体温度较差。车辆荷载、水分和冻融循环等对其的影响较小路

27、基中铺设了保温材料，使进入路基的热交换量大为下降，可以使进入路基活动层的热量每年减少近 3/4 对于低温多年冻土地区，保温材料的使用可以延缓多年冻土退化，加强路基的热稳定型，延长路基的使用年限。2.碎石护坡普通路基段左坡面下地温要明显高于其他断面同等深度处的地温值，不仅在夏季地温值最高，在冬季地温值也最高相比而言，采取抛碎石护坡措施的断面，不仅是沥青混凝土和水泥混凝土路面，其不论是冬季还是夏季，其同等深度处地温均低于对比路基段，0.3m 处地温要比同等深度处对比断面处地温低 2-3从上限来看，普通路基下多年冻土人为上限发生下移，采用抛碎石护坡措施断面多年冻土地温保持稳定，多年冻土人为上限也比较

28、稳定这说明抛碎石护坡起到了降低路基边坡温度，可以达到保护路基下伏多年冻土的作用，有利于保护或延缓多年冻土退化，间接地减小多年冻土地区公路路基病害发生，减轻公路路基病害。3.遮阳板护坡遮阳棚(板)既能遮蔽太阳对路面和路基边坡的辐射，又能有效地防止夏季降水渗入路基和冬季降雪覆盖路面、边坡，并且能够保证路基的整个横断面利用年平均负温的外部空气进行自然和均匀的通风采用遮阳棚(板)这一方法措施来给路基土降温，就是利用遮阳棚(板)来预防路堤堤身与基底土免受直接的太阳辐射和雨雪水的影响为了提高遮阳棚的工作效果，还可以在遮阳棚外表面涂上具有高反射率的油漆，例如白色或银白色的油漆材料等。4.通风路基相对于一般路基，通风管下范围的土体，一年后地温整体上降低，说明通风管的确起到了降低地温的良好作用。5.硅藻土护坡工程