道路工程环境因素

第三章环境因素分析第三章环境因素分析第一节公路自然区划第二节路基湿度状况分析第三节路面温度状况分析第一节公路自然区划为了区分各地自然区域的筑路特性，经过长期研究，制定了公路自然区划标准，见图3—1(见教材）。

一、区划的原则与分级

1、区划原则

（1）道路工程特征相似的原则（2）地表气候区划差异性的原则（3）自然气候因素既有综合又有主导作用的原则

2、区划分级

（1）一级区划以两条均温等值线：全年均温－2℃等值线和一月份均温0℃等值线；两条等高线：1000m和3000m作为一级区划的标志，将全国分成七个一级区，见表3-1代号一级区名平均温度(℃)平均最大冻深(cm)潮湿系数K地形阶梯土质带I北部多年冻土区全年＜－2＞2000.5~1.00东部1000m等高线两侧棕粘性土II东部湿润季冻区1月＜010~2000.5~1.00东部1000m等高线以东棕粘性土,黑粘性土,冲击土,软土III黄土高原干湿过渡区1月＜020~1400.25~1.00东部1000m等高线以西,西南3000m等高线以东黄土IV东南湿热区1月＞0全年14~26＜101.00~2.25东部1000m等高线以东黄棕粘土,红粘性土,软土V西南潮湿区1月＞0全年14~22＞201.00~2.00~东部1000m等高线以西,西南3000等高线以东紫粘土,红色石灰土,砖红粘性土VI西北干旱区1月＜0山区垂直分布东部100~250,西部40~100东部0.25~0.5,西部＜005东部1000m等高线以西,西南3000m等高线以北栗粘性土,砂砾土,碎石土VII青藏高寒区1月＜0除南端外40~2500.25~1.50西南3000m等高线以北砂砾土,软土（2）二级区划二级区划以潮湿系数为主要区分标志。在7个一级区划内进一步分为33个二级区和19个副区（亚区），具体见《公路自然区划标准》。潮湿系数K为年降水量（mm）与年蒸发量（mm）的比值，按区内的K值大小分为六个等级，见表3—2表示。（3）三级区划三级区划是二级区划的进一步划分。名称过湿区中湿区润湿区润干区中干区过干区K＞2.002.00~1.501.50~1.001.00~0.500.50~0.25＜0.25二、各自然区划的筑路特点（1）I区——北部多年冻土区：防止翻浆，应采取换土、稳定土、砂垫层等处理方法。

（2）Ⅱ区——东部温润季冻区：防止翻浆和冻胀。（3）Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区：黄土对水分的敏感性，干燥土基强度高、稳定性好。（4）Ⅳ区——东南湿热区：防止水毁、冲刷、滑坡。（5）V区——西南潮暖区：充分利用当地材料筑路。（6）Ⅵ区——西北干旱区：沥青面层材料应具有良好的防透水性；砂石路面经常出现松散，搓板和波浪现象。（7）Ⅶ区——青藏高寒区：须按保温原则设计。第二节路基湿度状况分析一、路基湿度的来源（1）大气降水

（2）地面水

（3）地下水

（4）毛细水

（5）水蒸汽凝结水

（6）薄膜移动水

二、路基湿度状况的预估1、按所属自然区划和路基潮湿类型估计（1）干燥类（2）中湿类（3）潮湿类（4）过湿类通过对各自然区划内不同潮湿类型路基的湿度状况进行广泛调查后，可编制出区分各类路基潮湿类型的临界高度，以及分界相对稠度值，表3—3和表3—4（见教材）列出其中一部分数值可供参考。2、通过沿线的现场调查预估沿道路设计线，按自然地理特征的不同把全线分为若干段；每一路段上选取几个断面，钻取试样，测定其含水量，并进行土的特征含水量试验。由不同深度处土样的试验结果，点绘出相对含水量（相对于塑限、液限或最佳含水量）断面图，见图3-2。3、通过对条件相似的现有道路的调查预估三、大气温度及其对路基水温状况的影响

季节性冰冻地区易发生冻胀与翻浆。这些地区的路基在冬季冻结的过程中会在负温度坡降的影响下，出现湿度积聚现象。积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。春暖化冻时，路面和路基结构由上而下逐渐解冻，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成了翻浆。

对于渗透性较高的砂性土以及渗透性很低的粘性土，水分都不容易积聚，因此不易发生冻胀与翻浆。四、路基干湿类型1、路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路基处于干燥或中湿状态。2、路基临界高度H:与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度。3、稠度wc定义:土的含水量w与土的液限wL之差与土的塑限wp与液限wL之差的比值。

下表所列区划界限确定道路所属的路基干湿类型：

路基干湿类型

路基平均稠度与分界相对稠度的关系

一般特性

干燥路基干燥稳定,路面强度和稳定性不受地下水和地表水的影响。路基高度H＞H1

中湿

Wc1≥＞Wc2路基上部土层处于地下水或地表水影响的过渡带区内,路基高度H2＜H≤H1

潮湿

Wc2≥＞Wc3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H3＜H≤H2

过湿

≤Wc3

路基不稳定、冰冻区春融翻浆,非冰冻区雨季软弹,路基经处理后方可铺筑路面，路基高度H＜H3

＞Wc1对于纱新建碧道路翅可以怒用路封基临间界高历度作蜻为判吹别标降准，（1）H1相对彻应于Wc1，为刑干燥脚和中拘湿状沾态的课分界历标准新；（2）H2相对禽应于Wc2，为睡中湿孤与潮漫湿状瓣态的队分界气标准参；（3）H3相对其应于Wc3，为萍潮湿云和过权湿状埋态的口分界创标准迈。当路舞基的醋地下驻水位应或地皆表积插水水客位一茂定的崭情况君下，提路基光的湿命度由法下而设上逐拘渐减追小,如图夫：第三节路面附温度答状况扯分析一、浩温度匙变化路表贡温度抬的周幅期性凝起伏爷，同薄气温妖的变作化几宅乎完怖全同步。由于抓部分迟太阳案辐射纠热被老路面旁所吸蝴收，污路面牵的温究度较限气温踩高，南面层年结构昏内不同深度躬处的娘温度垮同样祥随气甘温的泥变化替而呈你现周赵期性底变化界，但括起伏厕的幅笑度则钢随深谨度的鲜增加旺而减须小，其峰值载也随递深度梨的增坐加而廉越来凳越滞论后出毕现。图3-判4和图3-妖5分别松显示茫了夏忠季晴潜天的由情况夫下沥炉青类借面层贱和水泥混凝德土面执层温免度的宵日变杂化观丢测结圣果。业路表蜘温度苹的周后期性松起伏孟，同若气温冠的变初化几爆乎完麻全同步。图3-宜4沥青面层锡温度桑日变充化曲泳线图3-辰5水泥绘混凝躬土面缸层温肥度日叹变化束曲线路面彼结构贫内温赴度状场况随奶深度味而变计化的同情况笑，可裕以更苗明显岸地从妖一天钞内不锻同时程刻的桌路面搭温度随深度唇分布后的曲锋线图滚中看驳出，图3-斯6即为站水泥信混凝税土面痰层的到一个底实例璃。温度派沿深赵度一屯般呈忍曲线分布。查顶面窑和底竭面之响间的烦温度胆坡差亦（或痒称梯喝度）宁，在兼一天库内经评历了勉由负笑（顶中温低欣于底维温）鼻到正抄（顶温高于训底温跪）再吧到负劣的循暗环变抽化，溜具有明同气抄温变惰化近扰乎同旷步的芬周期毁性特裂点，道见图3-船7。通玩常在稠早晨某一时引刻（钢例如8：00）梯静度接流近于羊零，暖午后用某时雀刻（冷例如13：00～14：00）正裙温差探达到依最大值，而在脑凌晨捞某时赏刻（务例如3：00～5：00）负温析差达究到最浩大值点。图3-哈7水泥兽混凝土面挡层温灭度梯钢度日变化框曲线云和宜雨对塑面层眼温度洋状况柏有很瓣大的耽影响阳，特首别在承接近恩表面川处。凭云层顷遮住不太阳凝时路真面受罢到的穴辐射界热降净低，液因而输多云悬天气趣的面蚊层温训度日葬变化手曲线情出现矿局部凯波动国，有橡许多义小峰联值。抢雨天握时，斩日气筑温变丈动很示小，面层内锹各深约度处粱的温群度日耕变化智曲线湖也波桑动很雪小，城并且束气温嘱始终鲁低于光面层李内温掀度，钱见图3-销8。图3-著8雨天毕时沥贷青路面温度谈变化耕曲线除了丝式日变掠化之侨外，丸面层胡不同壤深度没处的温度还阁随气守温而钻经历沾着年抛变化刚，图3-断9所示常为沥栽青面制层不除同深掠度处奸的月拍平均冬气温碧变化漫的情缸况。返可看昏出，罩平均础气温劳为最登高和盒最低辞的7月和1月份政，面邀层的袭平均剧温度和也相当应为亭最高娃和最肃低值震。二、路甜面的芬温度矮状况自然炊气温走每年唯和每垂月都僻发生括周期收性变圾化，弟与大壮气直堂接接测触的金路面者表面慌温度怖也相应傻的发查生周期交性变因化。铅路面钥表面辩温度勒周期扒性起哗伏与眨气温瞧的变美化基私本上拣是一伸致的柱。图3-溉10示沥塑青路裤面中谢一天捡中的埋温度奸变化燥。可刑以看熄出，装太阳译辐射秆和气圣温对合沥青烫路面有极大发的影轰响。沥青鲁路面惜结构赔内不战同深侍度处福的温坚度，索同样千随气菠温变郊化也忆呈现么出周期世性的顺变化，义但变单化的妈幅度刮随离长路表鸡深度爷增大浑而减请小。写图3-苦11示一它个典杜