《道路工程》第三章

1、第三章第三章 自然因素的影响自然因素的影响 本章内容：本章内容： 1 公路的自然区划；公路的自然区划； 2 路基路面在自然因素影响下温度、湿度变化规律；路基路面在自然因素影响下温度、湿度变化规律； 3 路基湿度、路面温度预估。路基湿度、路面温度预估。 本章要求：本章要求： 1 了解公路自然区划及筑路特点；了解公路自然区划及筑路特点； 2 了解自然因素对路基路面的影响；了解自然因素对路基路面的影响； 3 掌握预估路基湿度、路面温度的方法。掌握预估路基湿度、路面温度的方法。 3.1.1 3.1.1 区划的原则和分级区划的原则和分级 1）区划的原则）区划的原则 v 道路工程特征相似性的原则道路工程特

2、征相似性的原则 v 地表气候区划差异性的地表气候区划差异性的 原则原则 v 自然因素中既有综合又有主导作用的原则自然因素中既有综合又有主导作用的原则 2）分级）分级 我国公路自然区划分为我国公路自然区划分为三个等级三个等级 q 一级区划一级区划 q 二级区划二级区划 q 三级区划三级区划3.1 公路的自然区划公路的自然区划 一级区划一级区划大范围地理地貌差异划分全国为大范围地理地貌差异划分全国为7个一级自然区个一级自然区 标志标志 全年均温全年均温-2 C等值线，一月份等值线，一月份0 C均温等值线均温等值线 1000m、3000m两条等高线两条等高线 黄土高原的筑路特殊性黄土高原的筑路特殊性

3、二级区划二级区划 一级区划的基础上划分全国为一级区划的基础上划分全国为52个二级区（个二级区（33个二级区、个二级区、19个副区个副区） 主要指标主要指标 潮湿系数潮湿系数 （K=年降雨量年降雨量R/年蒸发量年蒸发量Z） 地貌、气候特征、自然病害因素地貌、气候特征、自然病害因素 二级区划干湿类型 潮湿系数 分级 干湿类型 K2.0 1 过湿 2.0K1.5 2 中湿 1.5K1.0 3 润湿 1.0K0.5 4 润干 0.5K0.25 5 中干 K0.25 6 过干 全国公路自然区划图全国公路自然区划图 公路自然区划名称 I 北部多年冻土区 I1连续多年冻土区 I2岛状多年冻土区 II 东部温

4、润季冻区 II1 东北东部山地润湿季冻区 II1a 三江平原副区 II2 东北中部山前平原重冻区 II2a 辽河平原冻融交替副区 II3 东北西部润干冻区 II4 海滦中冻区 II4a 冀北山地副区 II4b 旅大丘陵副区 II5 鲁豫轻冻区 II5a 山东丘陵副区 III 黄土高原干湿过度区 III1 山西山地、盆地中冻区 III1a 雁北张宣副区 III2 陕北典型黄土高原中冻区 III2a 榆林副区 III3 甘东黄土山地区 III4 黄渭间山地、盆地轻冻区 IV 东南湿热区 IV1长江下游平原湿润区 IV1a 盐城副区 IV2 江淮丘陵、山地润湿区 IV3 长江中游平原中湿区 IV4

5、浙闽沿海山地中湿区 IV5 江南丘陵过湿区 IV6 武夷南岭山地过湿区 IV6a 武夷副区 IV7 华南沿海台风区 IV7a 台湾山地副区 IV7b 海南岛西部润干副区 IV7c 南海诸岛副区 V 西南潮暖区 V1 秦巴山地湿润区 V2 四川盆地中湿区 V2a 雅安、乐山过湿区 V3 山西、贵州山地过湿区 V4 川、滇、黔高原干湿交替区 V5 滇西横断山地区 V5a 大理副区 VI 西北干旱区 VI1 内蒙草原中干区 VI1a 河套副区 VI2 绿洲、荒漠区 VI3 阿尔泰山地冻土区 VI4 天山-界山山地区 VI4a 塔城副区 VI4b 伊犁河谷副区 VII 青藏高寒区 VII1 祁连-昆仑

6、山地区 VII2 柴达木荒漠区 VII3 河源山原草甸区 VII4 羌塘高原冻土区 VII5 川藏高山峡谷区 VII6 藏南高山台地区 VII6a 拉萨副区 3.1.2 3.1.2 自然区划筑路的特点自然区划筑路的特点I区区北部多年冻土区北部多年冻土区 路基设计以保护冻土为原则，宁填勿挖，路面结构设计采用保温设计。路基设计以保护冻土为原则，宁填勿挖，路面结构设计采用保温设计。II区区东部温润季冻区东部温润季冻区主要矛盾是冬季冻胀，春季翻浆，夏秋水毁。路基路面采用隔温排水措施防冻胀和翻浆。路基主要矛盾是冬季冻胀，春季翻浆，夏秋水毁。路基路面采用隔温排水措施防冻胀和翻浆。路基采用稳定土做防冻层。采

7、用稳定土做防冻层。III区区黄土高原干湿过度区黄土高原干湿过度区主要问题是粉质大孔性黄土遇水湿陷，路基排水应良好，路面结构应选用不透水面层或加上层主要问题是粉质大孔性黄土遇水湿陷，路基排水应良好，路面结构应选用不透水面层或加上层封闭。封闭。IV区区东南湿热区东南湿热区春季雨水充沛，水网密布，稻田多，夏季气温高。应加强路基排水，处理好软土地基，沥青路春季雨水充沛，水网密布，稻田多，夏季气温高。应加强路基排水，处理好软土地基，沥青路面要考虑沥青的热稳定性和不透水性。面要考虑沥青的热稳定性和不透水性。V西南潮暖区西南潮暖区雨期长，土基湿软，山区岩溶分布，地质构造运动强烈，重点是保证路基整体稳定性。雨

8、期长，土基湿软，山区岩溶分布，地质构造运动强烈，重点是保证路基整体稳定性。VI西北干旱区西北干旱区气候干旱，高山区有风雪流、砂漠区有风蚀砂埋，采取防风雪、防风砂。气候干旱，高山区有风雪流、砂漠区有风蚀砂埋，采取防风雪、防风砂。VII青藏高寒区青藏高寒区地处高寒，气候寒冷，分布多年冻土和冰川且地质构造活动强烈，雪灾、滑坡、泥石流严重，地处高寒，气候寒冷，分布多年冻土和冰川且地质构造活动强烈，雪灾、滑坡、泥石流严重，保证路基整体稳定是主要矛盾。保证路基整体稳定是主要矛盾。 3.2 路面温度状况路面温度状况 3.2.1 3.2.1 路面温度状况路面温度状况 v 沥青面层温度变化情况沥青面层温度变化情

9、况v 水泥混凝土面层温度变化情况水泥混凝土面层温度变化情况 .2温度状况的预估温度状况的预估 1）理论法）理论法 2）统计法）统计法v沥青路面温度沥青路面温度 ：最高温度最高温度v水泥混凝土路面温度：水泥混凝土路面温度：温度梯度温度梯度 路面吸收与反射的辐射示意图路面吸收与反射的辐射示意图 水泥混凝土路面最大温度梯度建议值 自然区划 II III IV V VI VII 最大温度 梯度（C/cm） 0.830.88 0.900.95 0.860.92 0.830.88 0.860.92 0.930.98 不同面层厚度时的最大温度梯度修正系数 面层厚（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 路基湿度状况路基湿度状况 .1湿度的来源和变迁湿度的来源和变迁v大气降水和蒸发大气降水和蒸发v地面水地面水v地下水地下水v温度温度 路基的湿度来源路基的湿度来源 3.3.2 3.3.2 路基的干湿类型路基的干湿类型 路基土干湿类型判定指标为：路基土干湿类型判定指标为：不利季节路槽底面以下不利季节路槽底面以下80cm深度内的深度内的平均相对含水量平均相对含水量Wx和和稠度稠度wc 式中式中

11、Wx平均相对含水量；平均相对含水量； W 路槽底面以下路槽底面以下80cm深度内土层的算术平均含水量；深度内土层的算术平均含水量； Wy76g平衡锥所测土的液限；平衡锥所测土的液限； WL100g平衡锥所测土的液限；平衡锥所测土的液限； WP土的塑限。土的塑限。 pLPLLcyxIWWWWWWwWWWv H1、H2、H3分别为分别为干燥、中湿、潮湿状态干燥、中湿、潮湿状态的的路基临界高度路基临界高度v W0、W1、W2、W3分别为分别为干燥下界、干燥和中湿、中湿和潮湿、潮湿和干燥下界、干燥和中湿、中湿和潮湿、潮湿和过湿分界相对含水量过湿分界相对含水量v wc0、wc1、 wc2、 wc3为为干

12、燥下界、干燥和中湿、中湿和潮湿、潮湿和过湿干燥下界、干燥和中湿、中湿和潮湿、潮湿和过湿分界稠度。分界稠度。路 基 干 湿 类 型 路基干湿类型 路基平均相对含水量 Wx与分界相对含水量的关系 稠 度 wc 一 般 特 性 干燥 WxH1 中湿 W1WxW2 wc1wcwc2 路基上部土层处于地下水或地表积水影响的过渡区内， 路基高度 H2HH1 潮湿 W2WxW3 wc2wcwc3 路基上部土层处于地下水或地表水毛细影响区内，路基高度 H3HH2 过湿 WxW3 wc wc3 路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区软弹，路基经处理后方可铺筑路面，路基高度 HH3 路基干湿的具体应用：路基干湿的

13、具体应用：1）预估路基含水量）预估路基含水量2）确定路基最小填土高度）确定路基最小填土高度 3.3.3 3.3.3 路基的湿度预估路基的湿度预估 1）按自然然区划和路基干湿类型预估按自然然区划和路基干湿类型预估2）现场调查预估）现场调查预估3）条件相似道路调查预估）条件相似道路调查预估 相对含水量断面图相对含水量断面图 思考题思考题1 我国公路自然区划的原则是什么？不同的自然区划筑路有何特点？我国公路自然区划的原则是什么？不同的自然区划筑路有何特点？2 影响路面温度状况的因素有哪些？影响路面温度状况的因素有哪些？3 预估路面温度的方法有哪些？预估路面温度的方法有哪些？4 影响路基湿度的因素有哪些