路基工程(第2版)

随着我国交通强国战略的建设，道路工程等基础设施建设越来越重要；本书结合近期新工程建设进展，与时俱进更新近期新教学素材。

本书主要内容包括绪论、路基的强度特性与承载力计算、路基的变形特性与沉降计算、路基稳定性分析与加固技术、一般路基设计、路基挡土墙设计与计算、路基工程施工和路基工程检测等。
本书为"十三五"江苏省高等学校重点教材（2019-1-098），可作为高等院校交通土建工程领域中公路工程、城市道路工程、市政工程、道路与铁道工程、机场工程以及土木工程等专业本科生教材，也可供从事公路、铁路、城市道路、市政道路、机场道路建设及交通行业等路基方面的工程技术人员学习参考等。

孔纲强，河海大学教授、博士生导师，国家自然科学基金优秀青年基金获得者，江苏高校青蓝工程中青年学术带头人，主要从事能源地下结构、透明土试验技术等方面的教学与科研工作。主持国家自然科学基金项目5项，参加国家自然科学基金重大、重点项目、111引智计划各1项，获得国家技术发明二等奖1项（排4）、省部级科技进步一等奖1项（排4）。兼任国际土力学与岩土工程学会能源岩土专委会（TC308）委员，中国岩石力学与工程学会水下隧道工程技术分会理事等学术兼职。

第1章绪论
1.1道路工程技术发展概况
1.2道路工程的自然区划
1.2.1道路工程区划原则
1.2.2区划分类
1.3路基工程的工程特性
1.3.1路基工程的特点
1.3.2路基工程的基本要求
1.3.3路基工程与其他有关工程项目的关系
1.4路基干湿类型、路基临界高度及最小填土高度
1.4.1路基干湿类型
1.4.2路基临界高度与最小填土高度
1.5路基强度与稳定性的影响因素与防护措施
1.5.1主要影响因素
1.5.2保证路基强度和稳定性的主要措施
1.6路基工程的常见病害与防治
1.6.1公路路基的常见病害与防治
1.6.2铁路路基工程的常见病害与防治
1.7本章习题
第2章路基的强度特性与承载力计算
2.1路基土的分类
2.1.1巨粒土的分类
2.1.2粗粒土的分类
2.1.3细粒土的分类
2.1.4特殊土的分类
2.1.5各类土的适用范围
2.2路基土的动力响应
2.2.1土体的动力学基本特性
2.2.2路基面上的弹性变形
2.2.3基床土的疲劳特性与临界动应力
2.2.4基床结构的动力响应
2.3公路路基的强度特性
2.3.1路基受力与工作区
2.3.2路基工作区
2.3.3路基土的应力应变特性
2.3.4重复荷载对路基土的影响
2.4铁路路基的强度特性
2.4.1路基面上的静荷载
2.4.2路基面上的动荷载
2.5路基的承载力计算分析
2.5.1路基承载力表征指标
2.5.2路基极限承载力计算
2.6本章习题
第3章路基的变形特性与沉降计算
3.1路基土的变形特性
3.1.1土的压缩性
3.1.2压缩试验、压缩曲线及压缩指标
3.2路基沉降的常见病害与防治
3.2.1高填方路基整体沉降病害与沉降防治措施
3.2.2路基横向不均匀沉降病害与沉降防治措施
3.2.3路基纵向不均匀沉降病害与沉降防治措施
3.3路基的沉降与变形监测
3.3.1路基监测的目的与内容
3.3.2路基工后沉降监测标准
3.3.3路基沉降监测方法
3.4路基的沉降计算分析
3.4.1瞬时沉降
3.4.2固结沉降
3.4.3次固结沉降
3.4.4路基沉降系数的影响因素
3.5本章习题
第4章路基稳定性分析与加固技术
4.1路基稳定性分析方法
4.1.1路基失稳的主要原因
4.1.2路基稳定性分析方法
4.1.3行车荷载换算方法
4.2一般路基的稳定性分析
4.2.1直线滑动面的边坡稳定性分析
4.2.2曲线滑动面的边坡稳定性分析
4.3浸水路堤的稳定性分析
4.3.1浸水路堤的特点
4.3.2浸水路堤的边坡稳定性计算方法
4.4路基边坡抗震稳定性分析
4.4.1震害与震力
4.4.2边坡抗震稳定性计算
4.5路基加固技术
4.6本章习题
第5章一般路基设计
5.1一般路基设计要求与内容
5.1.1路基设计的一般要求
5.1.2公路路基设计的基本内容
5.1.3铁路路基设计的基本内容
5.2公路路基横断面形式与尺寸设计
5.2.1公路路基横断面形式及特点
5.2.2公路路基横断面尺寸的选用
5.3铁路路基横断面形式与尺寸设计
5.3.1铁路路基横断面形式及特点
5.3.2铁路路基横断面尺寸的选用
5.4路基工程排水设计
5.4.1路基综合排水基本要求
5.4.2地面排水设计
5.4.3地下排水设计
5.5路基防护设计
5.5.1路基防护工程的要求和分类
5.5.2坡面防护
5.5.3冲刷防护
5.6路基附属设施设计
5.6.1取土坑与弃土堆
5.6.2护坡道与碎落台
5.6.3堆料坪与错车道
5.6.4护栏
5.7本章习题
第6章路基挡土墙设计与计算
6.1路基挡土墙的类型、构造与布置
6.1.1挡土墙的类型
6.1.2挡土墙的构造与布置
6.2路基挡土墙土压力计算
6.2.1土压力概述
6.2.2土压力的分类
6.2.3影响土压力的因素
6.2.4静止土压力的计算
6.2.5库仑土压力的计算
6.2.6朗肯土压力的计算
6.3路基挡土墙的设计原则
6.4重力式路基挡土墙的设计与计算
6.4.1挡土墙稳定性验算
6.4.2基底应力及合力偏心距验算
6.4.3墙身截面强度验算
6.5其他路基挡土墙简介
6.5.1薄壁式轻型挡土墙
6.5.2锚定式轻型挡土墙
6.5.3加筋土挡土墙
6.6本章习题
第7章路基工程施工
7.1路基施工的意义、方法与内容
7.1.1路基施工的重要意义
7.1.2路基施工的基本方法
7.1.3路基施工的基本内容
7.2土质路堤填筑施工
7.2.1基本要求
7.2.2基底处理与填料的选择
7.2.3基本方案
7.2.4土质路基压实施工
7.2.5桥、涵及其他构筑物处的填筑
7.2.6填石、土石及高填方路堤的施工
7.3岩质路基爆破施工
7.3.1的基本知识
7.3.2药包量的计算原理和有关设计参数
7.3.3爆破作业
7.4路堑开挖施工
7.4.1基本方案
7.4.2注意事项
7.5铁路路基路床表层施工
7.6铁路既有线改建和增建第二线路基施工
7.6.1施工准备
7.6.2改建既有线路基的施工
7.6.3增建第二线路基的施工
7.7路基防护加固与排水设施施工
7.7.1植物防护的施工要点
7.7.2矿料防护的施工要点
7.7.3挡土墙的施工要点
7.8本章习题
第8章路基工程检测
8.1检测项目
8.1.1一般规定
8.1.2土方路基
8.1.3石方路基
8.1.4土工合成材料处置层
8.2工程质量要求
8.3材料室内试验
8.3.1路基土的材料特性与试验
8.3.2路基石料的材料特性与试验
8.3.3路基粗集料的特性与试验
8.3.4路基细集料的特性与试验
8.3.5路基承载比室内试验
8.4现场检测
8.4.1路基压实度检测方法
8.4.2路基回弹模量测定方法
8.4.3加州承载比（CBR）试验方法
8.4.4落锤式弯沉仪检测技术
8.4.5地质雷达探测检测技术
8.4.6动力触探试验检测技术
8.5本章习题
参考文献
附录路基工程课程设计任务书

     第3章路基的变形特性与沉降计算 本章学习目标 知识目标 (1) 能够阐述路基的压缩模量、压缩系数等压缩指标。 (2) 能够阐述路基沉降的常见病害与防治措施。 (3) 能够说明路基变形监测的目的、内容、标准及方法。 (4) 能够计算路基的沉降。 能力目标 (1) 能够设计路基变形监测方案，阅读或整理路基变形监测结果。 (2) 能够从工程角度出发，辨别路基变形的常见病害，并提出初步的防治措施。 (3) 树立工程安全意识、增加工程安全责任感。 PPT 3.1路基土的变形特性 3.1.1土的压缩性 土在压力作用下发生体积缩小的特性，称为土的压缩性。相关研究结果表明，对一般的工程问题，土体的应力水平大多为100~600kPa，在这样的应力作用下，土中颗粒的变形很小，接近可忽略不计。因此，土的压缩性是土中孔隙减小的结果，土体积的变化量就等于其中孔隙的减小量。 3.1.2压缩试验、压缩曲线及压缩指标 1. 压缩试验 由压缩试验可得到土的压缩曲线，进而得到土的压缩指标。应该特别注意的是，压缩试验过程中，土样始终处于接近侧限（无侧向膨胀）状态，即土样仅在竖向产生变形，而在水平方向的位移及应变为零。 2. 压缩曲线及压缩指标 由压缩试验可得到土的压缩曲线，如图31所示的ep曲线和图32所示的elgp曲线。这里注意到： （1） ep是非线性关系; 图31ep曲线 图32elgp曲线 （2） 若在试验过程中卸载，则土样发生回弹，但并未沿原加载曲线回弹，这表明土样的变形中有一部分无法恢复，即产生了塑性变形，而且在总的变形中占较大的比例； （3） 卸载后再加载时，当荷载小于卸载的荷载时，加载曲线比较平缓，超过该荷载时，又重新回到原加载曲线。 为描述土的压缩特性，引入以下压缩指标： 1） 压缩系数av av=e0－e1p1－p0=ΔeΔp=－dedp（31） 由于ep是非线性关系，所以av不是一个常数。同理，下面的压缩指标如mv、ES等也不是常数。为便于通过av来比较不同种类土压缩性的大小，引进标准压缩系数 a12，即p0 =100kPa， p0 =200kPa时所对应的av。显然a12越大，土的压缩性越高。 2） 体积压缩系数mv mv=av1+e0（32） 式中，mv为体积压缩系数，可以证明，体积应变εv=mvΔp。 3） 压缩模量ES 土在接近侧限时受压变形，其竖向应力与竖向应变之比称为压缩模量。它与前两个指标的关系是 ES=1+e0av=1mv（33） 注意到压缩模量与变形模量E的意义不同，且有 E=1－2μ21－μES（34） 4） 压缩指数Cc和膨胀指数Cs 压缩曲线还可以用elgp表示，如图32所示，并可发现曲线分为两部分，前一段较平缓，后一段基本为斜直线，其斜率Cc称为压缩指数。若试验过程中卸载，则其回弹曲线的斜率Cs称为膨胀指数。 3. 压缩量的计算方法 假设压缩试验中，若土样所受荷载p0→p1且Δp=p1－p0，则相应的孔隙比e0→e1，高度h0→h1，压缩量为s。由于压缩过程中土颗粒的高度hs始终保持不变，故有 h01+e0=h11+e1=hs（35） 由此得到 h1=1+e11+e0h0，s=e0－e11+e0h0（36） 由式（31）～式（33），压缩量s的计算公式还可写成 s=av1+e0Δph0=mvΔph0=ΔpESh0（37） 图33先期固结压力 4. 应力历史对黏性土压缩性的影响 由图 32可知，对黏性土，其elgp通常明显地分为两部分，前一段较平缓，后一段基本为斜直线，其分界点对应的压力称为先期固结压力pc，如图33所示，它所反映的是该土样在历史上曾经受到的优选固结压力。 若土的重度为γ，土样的埋深为h，则它在取出前所受到的竖向应力为p0=γh。比较p0和pc： p0=pc，正常固结土。 p0pc，欠固结土。说明现覆土层为新填土，其固结尚未完成。 地基变形是指地基在上部荷载作用下，岩土体被压缩而产生的相应变形。若地基变形量过大，将会影响建筑物的正常使用，甚至危及建筑物的安全。地基变形由瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降（次固结）所组成。在多数工程中，蠕变沉降所占比重很小，只有当含有大量有机物的厚层黏土存在时，其蠕变值应高度重视。地基变形特征表现为上部构筑物的沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜等，它们都不应大于地基的容许变形值，此值是根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求来确定的。例如，中压缩性黏土地基上烟囱基础的沉降量不得超过20cm； 高压缩性黏土地基上的框架结构相邻柱基的沉降量不得超过0.003倍相邻柱基的中心距离等。 在路基荷载作用下，地基土中的应力状态发生变化，从而引起地基变形，出现路基沉降。由于路堤高度差异和地基不均匀等原因，路