《道路工程》第三章

1、第三章第三章 自然因素的影響自然因素的影響 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 1 公路的自然區(qū)劃；公路的自然區(qū)劃； 2 路基路面在自然因素影響下溫度、濕度變化規(guī)律；路基路面在自然因素影響下溫度、濕度變化規(guī)律； 3 路基濕度、路面溫度預(yù)估。路基濕度、路面溫度預(yù)估。 本章要求：本章要求： 1 了解公路自然區(qū)劃及筑路特點(diǎn)；了解公路自然區(qū)劃及筑路特點(diǎn)； 2 了解自然因素對(duì)路基路面的影響；了解自然因素對(duì)路基路面的影響； 3 掌握預(yù)估路基濕度、路面溫度的方法。掌握預(yù)估路基濕度、路面溫度的方法。 3.1.1 3.1.1 區(qū)劃的原則和分級(jí)區(qū)劃的原則和分級(jí) 1）區(qū)劃的原則）區(qū)劃的原則 v 道路工程特征相似性的原則道路工程特

2、征相似性的原則 v 地表氣候區(qū)劃差異性的地表氣候區(qū)劃差異性的 原則原則 v 自然因素中既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則自然因素中既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則 2）分級(jí)）分級(jí) 我國(guó)公路自然區(qū)劃分為我國(guó)公路自然區(qū)劃分為三個(gè)等級(jí)三個(gè)等級(jí) q 一級(jí)區(qū)劃一級(jí)區(qū)劃 q 二級(jí)區(qū)劃二級(jí)區(qū)劃 q 三級(jí)區(qū)劃三級(jí)區(qū)劃3.1 公路的自然區(qū)劃公路的自然區(qū)劃 一級(jí)區(qū)劃一級(jí)區(qū)劃大范圍地理地貌差異劃分全國(guó)為大范圍地理地貌差異劃分全國(guó)為7個(gè)一級(jí)自然區(qū)個(gè)一級(jí)自然區(qū) 標(biāo)志標(biāo)志 全年均溫全年均溫-2 C等值線，一月份等值線，一月份0 C均溫等值線均溫等值線 1000m、3000m兩條等高線兩條等高線 黃土高原的筑路特殊性黃土高原的筑路特殊性

3、二級(jí)區(qū)劃二級(jí)區(qū)劃 一級(jí)區(qū)劃的基礎(chǔ)上劃分全國(guó)為一級(jí)區(qū)劃的基礎(chǔ)上劃分全國(guó)為52個(gè)二級(jí)區(qū)（個(gè)二級(jí)區(qū)（33個(gè)二級(jí)區(qū)、個(gè)二級(jí)區(qū)、19個(gè)副區(qū)個(gè)副區(qū)） 主要指標(biāo)主要指標(biāo) 潮濕系數(shù)潮濕系數(shù) （K=年降雨量年降雨量R/年蒸發(fā)量年蒸發(fā)量Z） 地貌、氣候特征、自然病害因素地貌、氣候特征、自然病害因素 二級(jí)區(qū)劃干濕類型 潮濕系數(shù) 分級(jí) 干濕類型 K2.0 1 過(guò)濕 2.0K1.5 2 中濕 1.5K1.0 3 潤(rùn)濕 1.0K0.5 4 潤(rùn)干 0.5K0.25 5 中干 K0.25 6 過(guò)干 全國(guó)公路自然區(qū)劃圖全國(guó)公路自然區(qū)劃圖 公路自然區(qū)劃名稱 I 北部多年凍土區(qū) I1連續(xù)多年凍土區(qū) I2島狀多年凍土區(qū) II 東部溫

4、潤(rùn)季凍區(qū) II1 東北東部山地潤(rùn)濕季凍區(qū) II1a 三江平原副區(qū) II2 東北中部山前平原重凍區(qū) II2a 遼河平原凍融交替副區(qū) II3 東北西部潤(rùn)干凍區(qū) II4 海灤中凍區(qū) II4a 冀北山地副區(qū) II4b 旅大丘陵副區(qū) II5 魯豫輕凍區(qū) II5a 山東丘陵副區(qū) III 黃土高原干濕過(guò)度區(qū) III1 山西山地、盆地中凍區(qū) III1a 雁北張宣副區(qū) III2 陜北典型黃土高原中凍區(qū) III2a 榆林副區(qū) III3 甘東黃土山地區(qū) III4 黃渭間山地、盆地輕凍區(qū) IV 東南濕熱區(qū) IV1長(zhǎng)江下游平原濕潤(rùn)區(qū) IV1a 鹽城副區(qū) IV2 江淮丘陵、山地潤(rùn)濕區(qū) IV3 長(zhǎng)江中游平原中濕區(qū) IV4

5、浙閩沿海山地中濕區(qū) IV5 江南丘陵過(guò)濕區(qū) IV6 武夷南嶺山地過(guò)濕區(qū) IV6a 武夷副區(qū) IV7 華南沿海臺(tái)風(fēng)區(qū) IV7a 臺(tái)灣山地副區(qū) IV7b 海南島西部潤(rùn)干副區(qū) IV7c 南海諸島副區(qū) V 西南潮暖區(qū) V1 秦巴山地濕潤(rùn)區(qū) V2 四川盆地中濕區(qū) V2a 雅安、樂(lè)山過(guò)濕區(qū) V3 山西、貴州山地過(guò)濕區(qū) V4 川、滇、黔高原干濕交替區(qū) V5 滇西橫斷山地區(qū) V5a 大理副區(qū) VI 西北干旱區(qū) VI1 內(nèi)蒙草原中干區(qū) VI1a 河套副區(qū) VI2 綠洲、荒漠區(qū) VI3 阿爾泰山地凍土區(qū) VI4 天山-界山山地區(qū) VI4a 塔城副區(qū) VI4b 伊犁河谷副區(qū) VII 青藏高寒區(qū) VII1 祁連-昆侖

6、山地區(qū) VII2 柴達(dá)木荒漠區(qū) VII3 河源山原草甸區(qū) VII4 羌塘高原凍土區(qū) VII5 川藏高山峽谷區(qū) VII6 藏南高山臺(tái)地區(qū) VII6a 拉薩副區(qū) 3.1.2 3.1.2 自然區(qū)劃筑路的特點(diǎn)自然區(qū)劃筑路的特點(diǎn)I區(qū)區(qū)北部多年凍土區(qū)北部多年凍土區(qū) 路基設(shè)計(jì)以保護(hù)凍土為原則，寧填勿挖，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用保溫設(shè)計(jì)。路基設(shè)計(jì)以保護(hù)凍土為原則，寧填勿挖，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用保溫設(shè)計(jì)。II區(qū)區(qū)東部溫潤(rùn)季凍區(qū)東部溫潤(rùn)季凍區(qū)主要矛盾是冬季凍脹，春季翻漿，夏秋水毀。路基路面采用隔溫排水措施防凍脹和翻漿。路基主要矛盾是冬季凍脹，春季翻漿，夏秋水毀。路基路面采用隔溫排水措施防凍脹和翻漿。路基采用穩(wěn)定土做防凍層。采

7、用穩(wěn)定土做防凍層。III區(qū)區(qū)黃土高原干濕過(guò)度區(qū)黃土高原干濕過(guò)度區(qū)主要問(wèn)題是粉質(zhì)大孔性黃土遇水濕陷，路基排水應(yīng)良好，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)選用不透水面層或加上層主要問(wèn)題是粉質(zhì)大孔性黃土遇水濕陷，路基排水應(yīng)良好，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)選用不透水面層或加上層封閉。封閉。IV區(qū)區(qū)東南濕熱區(qū)東南濕熱區(qū)春季雨水充沛，水網(wǎng)密布，稻田多，夏季氣溫高。應(yīng)加強(qiáng)路基排水，處理好軟土地基，瀝青路春季雨水充沛，水網(wǎng)密布，稻田多，夏季氣溫高。應(yīng)加強(qiáng)路基排水，處理好軟土地基，瀝青路面要考慮瀝青的熱穩(wěn)定性和不透水性。面要考慮瀝青的熱穩(wěn)定性和不透水性。V西南潮暖區(qū)西南潮暖區(qū)雨期長(zhǎng)，土基濕軟，山區(qū)巖溶分布，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，重點(diǎn)是保證路基整體穩(wěn)定性。雨

8、期長(zhǎng)，土基濕軟，山區(qū)巖溶分布，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，重點(diǎn)是保證路基整體穩(wěn)定性。VI西北干旱區(qū)西北干旱區(qū)氣候干旱，高山區(qū)有風(fēng)雪流、砂漠區(qū)有風(fēng)蝕砂埋，采取防風(fēng)雪、防風(fēng)砂。氣候干旱，高山區(qū)有風(fēng)雪流、砂漠區(qū)有風(fēng)蝕砂埋，采取防風(fēng)雪、防風(fēng)砂。VII青藏高寒區(qū)青藏高寒區(qū)地處高寒，氣候寒冷，分布多年凍土和冰川且地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，雪災(zāi)、滑坡、泥石流嚴(yán)重，地處高寒，氣候寒冷，分布多年凍土和冰川且地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，雪災(zāi)、滑坡、泥石流嚴(yán)重，保證路基整體穩(wěn)定是主要矛盾。保證路基整體穩(wěn)定是主要矛盾。 3.2 路面溫度狀況路面溫度狀況 3.2.1 3.2.1 路面溫度狀況路面溫度狀況 v 瀝青面層溫度變化情況瀝青面層溫度變化情

9、況v 水泥混凝土面層溫度變化情況水泥混凝土面層溫度變化情況 .2溫度狀況的預(yù)估溫度狀況的預(yù)估 1）理論法）理論法 2）統(tǒng)計(jì)法）統(tǒng)計(jì)法v瀝青路面溫度瀝青路面溫度 ：最高溫度最高溫度v水泥混凝土路面溫度：水泥混凝土路面溫度：溫度梯度溫度梯度 路面吸收與反射的輻射示意圖路面吸收與反射的輻射示意圖 水泥混凝土路面最大溫度梯度建議值 自然區(qū)劃 II III IV V VI VII 最大溫度 梯度（C/cm） 0.830.88 0.900.95 0.860.92 0.830.88 0.860.92 0.930.98 不同面層厚度時(shí)的最大溫度梯度修正系數(shù) 面層厚（cm） 14 16 18 2

10、0 22 24 26 28 30 32 34 36 k 1.23 1.17 1.11 1.05 1.00 0.94 0.89 0.84 0.79 0.75 0.71 0.67 3.3 3.3 路基濕度狀況路基濕度狀況 .1濕度的來(lái)源和變遷濕度的來(lái)源和變遷v大氣降水和蒸發(fā)大氣降水和蒸發(fā)v地面水地面水v地下水地下水v溫度溫度 路基的濕度來(lái)源路基的濕度來(lái)源 3.3.2 3.3.2 路基的干濕類型路基的干濕類型 路基土干濕類型判定指標(biāo)為：路基土干濕類型判定指標(biāo)為：不利季節(jié)路槽底面以下不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)的深度內(nèi)的平均相對(duì)含水量平均相對(duì)含水量Wx和和稠度稠度wc 式中式中

11、Wx平均相對(duì)含水量；平均相對(duì)含水量； W 路槽底面以下路槽底面以下80cm深度內(nèi)土層的算術(shù)平均含水量；深度內(nèi)土層的算術(shù)平均含水量； Wy76g平衡錐所測(cè)土的液限；平衡錐所測(cè)土的液限； WL100g平衡錐所測(cè)土的液限；平衡錐所測(cè)土的液限； WP土的塑限。土的塑限。 pLPLLcyxIWWWWWWwWWWv H1、H2、H3分別為分別為干燥、中濕、潮濕狀態(tài)干燥、中濕、潮濕狀態(tài)的的路基臨界高度路基臨界高度v W0、W1、W2、W3分別為分別為干燥下界、干燥和中濕、中濕和潮濕、潮濕和干燥下界、干燥和中濕、中濕和潮濕、潮濕和過(guò)濕分界相對(duì)含水量過(guò)濕分界相對(duì)含水量v wc0、wc1、 wc2、 wc3為為干

12、燥下界、干燥和中濕、中濕和潮濕、潮濕和過(guò)濕干燥下界、干燥和中濕、中濕和潮濕、潮濕和過(guò)濕分界稠度。分界稠度。路 基 干 濕 類 型 路基干濕類型 路基平均相對(duì)含水量 Wx與分界相對(duì)含水量的關(guān)系 稠 度 wc 一 般 特 性 干燥 WxH1 中濕 W1WxW2 wc1wcwc2 路基上部土層處于地下水或地表積水影響的過(guò)渡區(qū)內(nèi)， 路基高度 H2HH1 潮濕 W2WxW3 wc2wcwc3 路基上部土層處于地下水或地表水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)，路基高度 H3HH2 過(guò)濕 WxW3 wc wc3 路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)軟彈，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度 HH3 路基干濕的具體應(yīng)用：路基干濕的

13、具體應(yīng)用：1）預(yù)估路基含水量）預(yù)估路基含水量2）確定路基最小填土高度）確定路基最小填土高度 3.3.3 3.3.3 路基的濕度預(yù)估路基的濕度預(yù)估 1）按自然然區(qū)劃和路基干濕類型預(yù)估按自然然區(qū)劃和路基干濕類型預(yù)估2）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查預(yù)估）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查預(yù)估3）條件相似道路調(diào)查預(yù)估）條件相似道路調(diào)查預(yù)估 相對(duì)含水量斷面圖相對(duì)含水量斷面圖 思考題思考題1 我國(guó)公路自然區(qū)劃的原則是什么？不同的自然區(qū)劃筑路有何特點(diǎn)？我國(guó)公路自然區(qū)劃的原則是什么？不同的自然區(qū)劃筑路有何特點(diǎn)？2 影響路面溫度狀況的因素有哪些？影響路面溫度狀況的因素有哪些？3 預(yù)估路面溫度的方法有哪些？預(yù)估路面溫度的方法有哪些？4 影響路基濕度的因素有哪些