2013年长安大学公路学院道路与铁道工程硕士研究生入学
考试试题 参考答案
(2014-04-23 20:32:26) 转载▼
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2013年硕士研究生入学考试试题 参考答案 试题代码：803 试题名称：道路工程
一、试述水对路面的危害，以及常用的路面排水措施及其设置要点。（15分）
答：水对路面的危害可以表现为：降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥；移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载力的普遍下降。
当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可采用两种方式排除路面表面水：一种是让路面表面以横向漫流形式向堤坡面分散排放；另一种方式是在路肩外侧边缘放置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面，或者路肩和部分路面铺面组成的浅
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三角形过水断面内，然后通过相隔一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放到路堤坡脚外。两种排水方式的选择，主要依据表面水不可能对路堤坡面造成的冲刷危害。在汇水量不大，路堤不高，路线纵坡不同，坡面耐冲刷能力强的情况下，应优先采用横向漫流分散排放的方式。而在表面水有可能冲刷路堤坡面的情况下，则采用将路面表面水汇集在拦水带内，通过泄水口和急流槽集中排放的方式。
拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，或者由水泥混凝土预制块铺砌而成。采用水泥混凝土预制块拦水带时，应避免预制块影响路面内部水的排泄。拦水带的泄水口可设置成开口（喇叭口）式。设在纵坡坡段上的泄水口为提高泄水能力，宜做成不对称的喇叭口，并在硬路肩边缘的外侧设置逐渐变宽的低凹区。
二、试述路基沉陷变形的类型、成因及其防止措施。（15分）
答：路堤沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。路基的沉陷可以有两种情，一是路基本身的压缩沉降；二是由于路基下部天然地面承载能力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的下沉。 原因：路基的沉缩是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下引起路基沉缩。地基的沉陷是指原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起路基下陷。
措施：（1）正确设计路基横断面。（2）选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理。（3）采取正确的填筑方法，充分压实路
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基，保证达到规定的压实度。（4）适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。（5）正确进行排水设计(包括地面排水，地下排水，路面结构排水以及地基的特殊排水。（6）必要时设计隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干土基。⑺采取边坡加固，修筑挡土结构物，土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性。
三、水泥稳定碎石的概念、强度形成机理及强度影响因素。（15分） 答：在按照一定级配组成的碎石中，掺入适当水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量时压实及养护成型，其抗压强度符合规定要求，此类混合料称为水泥稳定碎石。水泥稳定碎石可铺筑基层，水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高，且随龄期增长而增长，所以应用范围很广。
强度形成机理：⑴化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用等等。⑵物理－化学作用：如碎石与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等等。 1）水泥的水化作用
在水泥稳定碎石中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定碎石强度的主要来源。 2）化学激发作用
钙离子的存在不仅影响到了碎石颗粒表面双电层的结构，而且在这种碱性溶液环境下，碎石本身的化学性质也将发生变化。
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3）碳酸化作用
水泥水化生成的 Ca(OH)2，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的 CO2 发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，也可以对土的基体起到填充和加固作用；只是这种作用相对来讲比较弱，并且反应过程缓慢。 影响因素： 1)碎石质量及级配
碎石的类别和性质是影响水泥稳定碎石强度的重要因素，虽然各类碎石均可用水泥稳定，但稳定效果不同。试验和生产实践证明，用水泥稳定级配良好的碎石，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少。 2)水泥的成分和剂量
各种类型的水泥都可以用于稳定水泥。水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。对于同一种碎石，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。在水泥硬化条件相似，矿物成分相同时，随着水泥分散度的增加，其活性程度和硬化能力也有所增大，从而水泥稳定碎石的强度也大大提高。水泥稳定碎石的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，虽获得强度的增加，在经济上却不一定合理，在效果上也不一定显著，且容易开裂。 3)含水量
含水量对水泥稳定碎石强度影响很大，当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对碎石的稳定作用，影响强度形成。同时，含水量小，达不到最佳含水量也影响水泥稳定碎石的压实度。因此，
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使含水量达到最佳含水量的同时，也要满足水泥完全水化和水解作用的需要为好。 4)施工工艺过程
水泥、碎石和水拌和得均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高。水泥稳定碎石从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且也会破坏已结硬水泥的胶凝作用，使水泥稳定碎石强度下降。水泥稳定碎石需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要。养生温度愈高，强度增长的愈快。因此，要保证水泥稳定碎石养生的温度和湿度条件。
四、分析水泥混凝土路面设计过程中，哪些环节需要考虑行车荷载因素，具体如何体现。（15分）
答：水泥混凝土路面结构设计以100KN单轴—双轮组荷载为标准轴载，不同轴—轮型和轴载的作用次数应进行轴载当量换算。我国现行的混凝土路面设计规范采用的结构设计方法是以混凝土路面板在车辆荷载应力和温度应力综合作用下，在纵缝边缘中部出现纵向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准。水泥混凝土路面考虑了设计年限内累计轴载作用次数Ne，其值对路面厚度有影响。
五、试分析环境温度对沥青路面的影响，在沥青混合料组成设计及沥青路面结构设计中是如何考虑其影响的？（15分）
答：沥青路面结构直接暴露在大气之中，经受着自然环境因素的影响。温
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