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1、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
2、= 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
3、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
4、： 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
5、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
6、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
7、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
8、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 F F = 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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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。,