同济大学-道路规划与几何设计-2-路基湿状况.pptx

路基湿度：重要的自然因素 影响路基路面结构体系的自然因素影响路基路面结构体系的自然因素 温度：主要影响路面结构层的应力温度：主要影响路面结构层的应力 湿度：主要影响路基性能参数湿度：主要影响路基性能参数 路基湿度状况路基湿度状况路基的含水量路基的含水量 路基湿度的特点路基湿度的特点 非定值非定值 影响因素复杂影响因素复杂 监测和预估困难监测和预估困难2.1 路基湿度的来源与变迁 大气降水和蒸发大气降水和蒸发 降水：进入路基的降水：进入路基的3 3种途径种途径 由透水路肩和边坡，通由透水路肩和边坡，通 过毛细作用向中部扩展过毛细作用向中部扩展 由透水路面下渗由透水路面下渗 沿不透水路面接逢和裂缝渗入沿不透水路面接逢和裂缝渗入 蒸发：相同途径的反向逸出蒸发：相同途径的反向逸出A.C.B.地下水地下水 路基地势低，且排水不畅：周边地下水渗流路基地势低，且排水不畅：周边地下水渗流 岩石裂隙或孔隙岩石裂隙或孔隙 土的土的土的土的毛细管道毛细管道 地基地下水位高：毛细水上升地基地下水位高：毛细水上升 温度（梯度）温度（梯度）液态或汽态液态或汽态液态或汽态液态或汽态热处 冷处2.2 路基平衡湿度的控制因素 路基平衡湿度状况路基平衡湿度状况 不透水路面中心以下路基的湿度在修建后不透水路面中心以下路基的湿度在修建后2323年内逐渐趋年内逐渐趋于平衡时的湿度于平衡时的湿度 路基平衡湿度的控制因素路基平衡湿度的控制因素 地下水位高：地下水位高：通过毛细作用受地下水位波动控制通过毛细作用受地下水位波动控制 地下水位低，但降水量大（年降雨量地下水位低，但降水量大（年降雨量250mm250mm）：）：气候、排水条件气候、排水条件 干旱地区：干旱地区：空气相对湿度空气相对湿度2.3 路基干湿类型及其判定指标 路基路基干湿类型干湿类型 4 4类：干燥类：干燥 /中湿中湿 /潮湿潮湿 /过湿过湿 判定指标判定指标 不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下80cm80cm深度内深度内深度内深度内 路基平均相对湿度（含水量）路基平均相对湿度（含水量）w wx x 平均稠度平均稠度B B 路基相对高度路基相对高度H H （路槽底面距地下水位或地表积水位的高度）80cm土层含水量的算术平均值76g液限100g液限塑限 路基路基干湿类型划分干湿类型划分 平均相对湿度平均相对湿度w wx x与与“分界相对含水量分界相对含水量”w w1 1 、w w2 2 、w w3 3的的关系关系 平均稠度平均稠度B B的大小的大小 路基相对高度路基相对高度H H与与“临界相对高度临界相对高度”H H1 1 、H H2 2 、H H3 3的关的关系系类型w wx x与与w wi i的关系的关系B B大小大小H H与与H Hi i 的关系的关系一般特征干燥w wx x 1.00H H H H1 1干燥稳定，强度和稳定不受地下水和地表积水影响中湿w w1 1 w wx x w w2 20.751.00H H2 2 H H H H1 1上部土层处于地下水和地表积水影响的过渡带内潮湿w w2 2 w wx x w w3 30.500.75H H3 3 H H H H2 2上部土层处于毛细影响范围内过湿w wx x w w3 30.50H H H H3 3极不稳定，非冰冻区湿软,冰冻区春融翻浆，需处理对不同土质，对不同土质，w wi i和和H Hi i存在较大差异存在较大差异 自然区划自然区划2.4 路基湿度状况的预估方法“所属所属自然区划自然区划”预估法预估法 路基湿度最显著的影响因素：路基湿度最显著的影响因素：气候因素气候因素+地理条件地理条件 地区性分布地区性分布 全国公路自然区划：全国公路自然区划：一级、二级和三级一级、二级和三级 一级区划：一级区划：7 7个一级区；区划指标个一级区；区划指标 全年均温全年均温-2 2等值线：等值线：区分多年冻土和季节冻土区分多年冻土和季节冻土 一月份均温一月份均温0 0等值线：区分季节冻土和全年不冻等值线：区分季节冻土和全年不冻 我国地势的三级阶梯的两条等高线：我国地势的三级阶梯的两条等高线：1000m1000m；3000m3000m 代号一级区名平均温度（）平均最大冻深（cm）潮湿系数（K）地势阶梯土 质 带北部多年冻土区全年02000.501.00东部1000m等高线两侧棕粘性土东部温润季冻区一月0102000.501.00东部1000m等高线以东棕粘性土，黑粘性土，冲积土，软土黄土高原干湿过渡区一月0201400.251.00东部1000m等高线以西，西南3000m等高线以东黄土东南湿热区一月0，全年1422101.002.25东部1000m等高线以东下蜀土，黄棕粘性土，红粘性土，砖红粘土，软土西南潮暖区一月0，全年1422201.002.00东部1000m等高线以西，西南3000m等高线以东紫粘土，红色石灰土，砖红粘性土西北干旱区全年10山区垂直分布东部100250西部40100东部0.250.5，西部0.25东部1000m等高线以西，西南3000m等高线以北粟粘性土，砂砾土，碎石土 青藏高寒区全年10，一月0除南端外402500.251.50西南3000m等高线以西以南砂砾土，软土 二级区划：二级区划：3333个二级区，个二级区，1919个副区；区划指标个副区；区划指标 潮湿系数潮湿系数K K，潮湿系数按全年大小分潮湿系数按全年大小分6 6级级 过湿区过湿区 K K2.002.00 中湿区中湿区 2.00K2.00K1.501.50 湿润区湿润区 1.50K1.50K1.001.00 润干区润干区 1.00K1.00K0.500.50 中干区中干区 0.50K0.50K0.250.25 过干区过干区 K K0.250.25 三级区划：三级区划：各地根据具体情况选择各地根据具体情况选择 方法一：按地貌、水文、土质对二级自然区进一步划分方法一：按地貌、水文、土质对二级自然区进一步划分 方法二：以水热、地理、地貌等对二级区进一步划分方法二：以水热、地理、地貌等对二级区进一步划分 路基临界高度参考值和分界相对含水量建议值路基临界高度参考值和分界相对含水量建议值自然区划土 组砂性土粘性土粉性土H1H2H3H1H2H3H1H2H31自然区划土 组砂性土粘性土粉性土w1w2w3w1w2w3w1w2w31,2,3Hi表wi表 湿度预估流程湿度预估流程查所属自然区划判定路基干湿类型平均相对湿度值路基土组类型:查Hi表3个路基临界高度路基相对高度:比较路基土组类型:查wi表2个分界相对含水量“沿线现场调查沿线现场调查”预估法预估法道路分段：按自然地理特征测定含水量、特征含水量绘制相对含水量深度曲线选取断面钻孔不同深度的相对含水量外延：路基深度的相对含水量01234560.4 0.50.70.60.8 0.9深度(m)相对含水量 “相似道路类比相似道路类比”预估法预估法类比道路选择：条件相似测定含水量、特征含水量取保证率（一般90%）选取断面钻孔统计各路的平衡湿度设计道路的平衡湿度取值2.5 季节性冰冻地区的路基湿度问题 季节性冰冻地区的路基湿度变迁季节性冰冻地区的路基湿度变迁 负温度梯度引起的湿度积聚负温度梯度引起的湿度积聚 负温度区土体的自由水、毛细水和弱结合水被冻结负温度区土体的自由水、毛细水和弱结合水被冻结土颗粒周围水膜减薄，表面自由能增大土颗粒周围水膜减薄，表面自由能增大增加土的吸湿能力：高温区（下部）向低温区的转移增加土的吸湿能力：高温区（下部）向低温区的转移上层路基湿度的积聚上层路基湿度的积聚 负温度区湿度变迁的范围：负温度区湿度变迁的范围：0 0-3-3等温线之间等温线之间 季节性冰冻地区湿度变迁的工程问题季节性冰冻地区湿度变迁的工程问题 冻胀：大量水分积聚引起体积膨胀冻胀：大量水分积聚引起体积膨胀 软化路基：春融后的水分难以及时排除软化路基：春融后的水分难以及时排除 翻浆：行车荷载作用后水分以泥浆形式唧出翻浆：行车荷载作用后水分以泥浆形式唧出 冻胀与翻浆形成的条件冻胀与翻浆形成的条件 土质条件土质条件 砂性土：砂性土：渗透性强，但吸水能力差渗透性强，但吸水能力差 粘性土：毛细力强，但渗透性差粘性土：毛细力强，但渗透性差 粉性土：毛细力强，渗透性好粉性土：毛细力强，渗透性好“冻胀土冻胀土”水文条件：水文条件：水分积聚充沛与否水分积聚充沛与否 气候条件：气候条件：秋天多雨；冬天寒暖交替；春天骤热或降雨秋天多雨；冬天寒暖交替；春天骤热或降雨 行车条件：行车条件：春融期间交通量大春融期间交通量大 养护条件：养护条件：表面积水；地表水渗入表面积水；地表水渗入