概述
1.5 土的物理性质及工程分类
一.土的生成
地球表面30～80ｋｍ厚的范围是地壳，地壳中原来 整体坚硬的岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积，形成 固体矿物、水和气体的集合体称为土。 不同的风化作用，形成不同性质的土 风化作用有三种：物理风化、化学风化、生物风化
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1.物理风化 岩石受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度、湿度变化，不 均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂缝，崩解为碎块，这 种风化作用，只改变颗粒大小与形状，不改变矿物成 分，称为物理风化。由物理风化生成的为粗颗粒土， 如碎石、卵石、砾石、砂土等，呈松散状态，总称无 粘性土。
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（二）土的构造 同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征称为土的 构造。 1. 层状构造：土层由不同的颜色，不同的粒径的土 组成层理，平原区的层理常为水平方向。 2. 分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近，如 砂、卵石层为分散构造。
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二.路面等级的划分
（一）高级路面：包括由水泥混凝土、沥青混凝土碎 石混合料、整齐块石、条石，预制水泥混凝土联锁块 等面层所组成的路面。 特点：结构强度高，使用寿命长，适应较大的交通量、 平整无尘，能保证高速行车。 适用：高速公路，一、二级公路及城市快速路，主干 路和次干路。
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（二）次高级路面：沥青贯入式，热拌沥青碎石混合 料、乳化沥青碎（砾）石混合料、沥青碎（砾）石表 面处治和半整齐块石等面层所组成的路面。 特点：强度稍差，使用寿命略短，适应交通量小些， 行车速度较低。 适用：二、三级公路及城市次干路，支路和街坊道路。
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组成面层的面料： （1）水泥混凝土：具有较高的强度和刚度，能承受 较繁重的车辆荷载作用。 （2）沥青混合料：以碎石为集料，沥青作结合料， 分上下两层铺筑，上层采用较细的集料，沥青量较多， 混合料密实而透水性小，下层则采用较粗集料，空隙 含量较多，沥青贯入碎石，用作面层时，应加封层， 这种面层属次高级路面。
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（二）路堑：全部由地面开挖出的路基 分全路堑、半路堑（台口式）、半山洞
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（三）半填半挖 横断面上部分为挖方，下部分为填方的路基。 通常出现在地面横坡较陡处。
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二.路面结构：面层、基层、垫层
（一）面层 直接承受自然影响和行车作用的层次。也可分面层上、 下层或面层上、中、下层。 承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力作用， 受到降水的侵蚀和温度变化的影响，应具有较高的结 构强度、抗变形能力，耐磨、透水性好，表面良好的 平整度和粗糙度以抗滑。
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（二）按路面力学特性分类
♣ 柔性路面：主要包括用各种基层（水泥混凝土除外） 和各类沥青面层，碎（砾）石面层、块料面层所组成 的路面结构。 在荷载作用下所产生弯沉变形较大，路面结构本身抗 弯拉强度较低，车轮荷载通过各种结构层向下传递到 土基，使土基受到较大的单位压力。土基的强度，刚 度和稳定性对路面结构整体强度有较大影响。
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★ 各种碎砾石混合料或天然砾石。 ★ 片石、块石或圆石。
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（三）垫层：介于基层和土基之间的层次
作用：改善土基的温度和湿度状况，保证面层和
基层的强度稳定性和抗冻胀能力。扩散由基层传来 的荷载应力，减少土基所产生的变形，季节性冰冻 地区和土基水温状况不良时设置。
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材料：强度要求不一定高，其水稳性要好。
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一级区划：全国范围，地理气候条件 北部多年冻土区 东部湿润季冻区 黄土高原干湿过渡区 东南湿热区 西南潮暖区 西北干旱区 青藏高寒区
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二级区划： 在一级区划内，根据地貌类型，水湿状态及道路自 然病害等因素，划分为33个二级区和19个副区。 三级区划： 在二级区划内进一步区划而得，结合当地具体条件 划分。
路面直接承受行车荷载的作用
作用：能够担负汽车的荷载而不破坏；其次保证道路 全天候安全通车，保证车辆有一定的行驶速度。
基本要求：
强度，刚度和稳定性
平整度
抗滑性
少尘
耐久性
噪声低
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1.2 路基和路面结构的组成和层次划分
一.路基：路堤、路堑、半填半挖
路基主要由土、石材料在原地面上修筑（堆填或开挖） 而成，结构简单。 典型的路基横断面：路堤、路堑、半填半挖。它们由 路基的边坡，路肩（人行道），车行道，分隔带以及 支档和排水构造物等组成。
松散颗粒材料（透水性垫层）：如砂、砾石、炉渣、 片石、锥形块石等。 整体性材料（稳定类垫层）：水泥、石灰稳定土。
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（四）土基：路基顶部的土层，路面的基础 承受由路面传递下来的车轮荷载及路面的自重，原状 土的路堑（挖方）或拢动土填筑的路堤（填方）。 路堤材料应水稳性好，压缩性小，便于施工压实。可 用运距较短的土、石材料，或将路基顶面下一定深度 内的土层压实至规定的要求。
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磨耗层、保护层、联结层为附属层次，养护措施。 下面层次比上一层次每侧至少宽出0.25cm，路面外侧 至路基边缘之间应用土培填形成路肩，从横向支承路 面，供临时停车、堆放养路材料、行人行走。在路肩 靠近车行道的某一宽度范围内，加铺一定强度的路面 结构层形成硬路肩，以承受偶然的车轮荷载。
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（二）路堑：全部由地面开挖出的路基 分全路堑、半路堑（台口式）、半山洞 挖方边坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方 边坡的坡脚处设置边沟以汇集和排除路基范围内的地表径 流。路堑的上方应设置成截水沟以拦截和排除流向路基的 地表径流。挖方弃土可堆在路堑下方。边坡坡面易风化或 有碎落物时，在坡脚处设置0.5~1.0m的碎落平台，坡面 可采用防护措施。
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1.4 道路的自然区划
一.道路自然区划的缘由
各种气候、地形、地貌、水文、地质条件等差别很 大，对道路构筑物产生的影响和可能造成的危害也 是各不相同的。 例如：季节性冰冻的地区的道路病害主要是冻胀与 翻浆。
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二.公路自然区划
按地理地貌及气候的差异性，道路工程特征的相似性， 地表气候区域分异性及自然气候要素的基本原则进行 公路自然区划，分为三个等级。
位于面层之下，路面结构中的承重部分，承受由面层传来 的车轮荷载垂直压力，并把它向下面层次扩散分布的层次。 应具有足够的抗压强度和扩散应力的能力，应有平整的路 面，保证面层的厚度均匀，与面层结合良好，以提高路面 结构整体强度，避免面层沿基层滑移推挤，以及具有足够 的水稳性。
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修筑基层用的材料有：
★ 各种结合料（如石灰，水泥或沥青等）稳定性碎（砾） 石混合料。 ★ 各种工业废渣混合物：如化铁炉溶渣（水淬渣），煤 渣或粉煤灰等石灰（石灰类渣）组成的混合料（二渣） 或外掺碎石或土的混合料（三渣或二灰土）
一.对路基的基本要求 路基是道路的基本结构物，一方面要保证汽车行驶 的通畅与安全，另一方面要支持路面承受行车荷载 的作用。 提出两项基本要求： ♣ 路基结构物的整体必须具有足够的稳定性 ♣ 直接位于路面下的那部分路基（有时称作土基）， 必须具有足够的强度，抗变形能力（刚度）和水温 稳定性
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二.对路面的基本要求
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（三）中级路面：水结、泥结和级配碎（砾）石，礓石 （一种不透水的矿石，块状或颗粒状）、碎砖和不整齐 块石等面层组成的路面。 特点：强度低，使用期限短，平整度差，易扬尘，仅适 应较小的交通量，行车速度低，需要经常维修或补充材 料，造价低，养护工作量大，运输成本较高。 适用：三、四级公路。
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（四）低级路面：各种粒料或当地材料改善的土所 筑成的路面：炉渣土，砾石土，砂砾土等。 特点：强度低，水稳性和平整度都差，易扬尘，低 速行车，适应交通量小，雨季不能通车，造价低， 要求经常养护修理，运输成本很高。 适用：四级公路。
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（五）磨耗层：耐磨性差的砂石路面设置砂砾石， 石屑等坚硬的细粒料与粘土拌和后铺成（2-3cm） 作用：改善行车条件，延长使用寿命 （六）保护层：粗砂或砂土混合料铺成（≤1cm）
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（七）防滑磨耗层： 沥青路面铺设沥青砂，沥青石屑（2-3cm） （八）联结层： 高等级路面，在基层或面层之间铺设沥青混合料 作用：防止面层沿基层表面滑移，或防止基层裂缝直接 影响面层开裂等结构性能的要求。
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♣ 刚性路面：水泥混凝土作面层或基层的路面结构 水泥混凝土的强度，特别是抗弯拉（抗折）强度，比 其他各种路面材料高得多。弹性模量也较其他各种路 面材料大得多，呈现较大的刚性。
注：用水泥、石灰等无机结合料处治的碎（砾）石及含有水硬性结合料 的工业废渣修筑的基层，在前期具有柔性路面的力学性质，后期：刚性 结构层，板体性增强，最终抗弯拉强度和弹性模量较刚性结构层低称为 半刚性路面。
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（3）碎（砾）石混合料：以土作为结合料的各种 碎石或（砾石）混合料，如泥结碎石和级配砾石等， 其顶面宜设置成为沙土磨耗层和松散保护层，这类面 层只能承受中等和轻交通，属于中级和低级路面。 （4）水泥混凝土嵌锁式块料：整齐或半整齐块石， 这类面层能承受较重的荷载，但平整度较差。
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（二）基层
1.3 路面分类与分级 一.路面分类
根据前面所述，路面是用各种材料按不同配置方 法和施工方法修筑而成，根据不同的使用目的可 作不同的分类。
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（一）按材料和施工方法分类（五大类）
★ 碎（砾）石类：用碎（砾石）按嵌挤原理或最佳 级配原理配料铺压而成的路面，一般用作面层、基 层。 ★ 结合料稳定类：掺加各种结合料，使各种土、碎 （砾）石混合料或工业废渣的工程性质改善，成为 具有较高强度和稳定性的材料，经铺压而成的路面， 用作基层、垫层。
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★ 沥青类：在矿质材料中，以各种方式掺入沥青材料 修筑而成的路面，可作面层、基层。 ★ 水泥混凝土类：以水泥与水合成水泥浆为结合料， 碎（砾）石为骨料，砂为填充料，经拌和，摊铺，震 捣和养生而成的路面，可作面层、基层。 ★ 块料类：用整齐、半整齐块石或预制水泥混凝土块 铺砌，并用砂嵌缝后碾压而成的路面，用作面层。