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。第二干节路基湿度干状况干分析一、干路基干湿度干的来干源（1）大气干降水（2）地面干水（3）地下干水（4）毛细干水（5）水蒸干汽凝干结水（6）薄膜干移动干水二、干路基干湿度干状况干的预干估1、按干所属干自然干区划干和路干基潮干湿类干型估干计（1）干燥干类（2）中湿干类（3）潮湿干类（4）过干湿类通过干对各干自然干区划干内不干同潮干湿类干型路干基的干湿度干状况干进行干广泛干调查干后，干可编干制出干区分干各类干路基干潮湿干类型干的临干界高干度，干以及干分界相对干稠度值，干表3—干3和表3—干4（见干教材干）列出干其中干一部干分数干值可供干参考干。2、通过干沿线干的现干场调干查预干估沿道干路设干计线干，按干自然干地理干特征干的不干同把干全线干分为干若干干段；每一干路段干上选干取几干个断干面，干钻取干试样干，测干定其干含水干量，干并进干行土干的特干征含干水量干试验。由不干同深干度处干土样干的试干验结干果，干点绘干出相干对含干水量干（相干对于干塑限干、液干限或干最佳干含水干量）断面干图，干见图3-干2。3、通过干对条干件相干似的干现有干道路干的调干查预干估三、大干气温干度及其对路干基水温状干况的干影响季节干性冰干冻地干区易干发生干冻胀干与翻干浆。这些干地区干的路干基在干冬季干冻结干的过干程中干会在干负温干度坡干降的干影响干下，干出现干湿度干积聚干现象干。积干聚的干水冻干结后干体积干增大干，使干路基干隆起干而造干成面干层开干裂，干即冻干胀现干象。干春暖干化冻干时，干路面干和路干基结干构由干上而干下逐干渐解干冻，干路基干土以干泥浆干的形干式从干胀裂干的路干面缝干隙中干冒出干，形干成了干翻浆。对于干渗透干性较干高的干砂性干土以干及渗干透性干很低干的粘干性土干，水干分都干不容干易积干聚，干因此干不易干发生干冻胀干与翻干浆。四、路干基干干湿类干型1、路基干按其干干湿干状态干不同干，分干为四干类：干燥干、中干湿、干潮湿干和过干湿。为干了保干证路干基路干面结干构的干稳定干性，干一般干要求干路基干处于干燥或中湿状态干。2、路基干临界干高度H:与分干界稠干度相干对应干的路干基离干地下干水位干或地干表积干水水干位的干高度。3、稠度wc定义:土的干含水干量w与土干的液干限wL之差干与土干的塑干限wp与液干限wL之差干的比干值。下表所列干区划干界限干确定干道路干所属干的路干基干干湿类干型：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对于干新建干道路干可以干用路干基临干界高干度作干为判干别标干准，（1）H1相对干应于Wc1，为干干燥干和中干湿状干态的干分界干标准干；（2）H2相对干应于Wc2，为干中湿干与潮干湿状干态的干分界干标准干；（3）H3相对干应于Wc3，为干潮湿干和过干湿状干态的干分界干标准干。当路干基的干地下干水位干或地干表积干水水干位一干定的干情况干下，干路基干的湿干度由干下而干上逐干渐减干小,如图干：第三节路面干温度干状况干分析一、干温度干变化路表干温度干的周干期性干起伏干，同干气温干的变干化几干乎完干全同步。由于干部分干太阳干辐射干热被干路面干所吸干收，干路面干的温干度较干气温干高，干面层干结构干内不同深度干处的干温度干同样干随气干温的干变化干而呈干现周干期性干变化干，但干起伏干的幅干度则干随深干度的干增加干而减干小，其峰值干也随干深度干的增干加而干越来干越滞干后出干现。图3-干4和图3-干5分别干显示干了夏干季晴干天的干情况干下沥干青类干面层干和水泥混凝干土面干层温干度的干日变干化观干测结干果。干路表干温度干的周干期性干起伏干，同干气温干的变干化几干乎完干全同步。图3-干4沥青面层干温度干日变干化曲干线图3-干5水泥干混凝干土面干层温干度日干变化干曲线路面干结构干内温干度状干况随干深度干而变干化的干情况干，可干以更干明显干地从干一天干内不干同时干刻的干路面干温度随深度干分布干的曲干线图干中看干出，图3-干6即为干水泥干混凝干土面干层的干一个干实例干。温度干沿深干度一干般呈干曲线分布。干顶面干和底干面之干间的干温度干坡差干（或干称梯干度）干，在干一天干内经干历了干由负干（顶干温低干于底干温）干到正干（顶温高于干底温干）再干到负干的循干环变干化，干具有干同气干温变干化近干乎同干步的干周期干性特干点，干见图3-干7。通干常在干早晨某一时干刻（干例如8：00）梯干度接干近于干零，干午后干某时干刻（干例如13：00～14：00）正干温差干达到干最大值，而在干凌晨干某时干刻（干例如3：00～5：00）负温干差达干到最干大值干。图3-干7水泥干混凝土面干层温干度梯干度日变化干曲线云和干雨对干面层干温度干状况干有很干大的干影响干，特干别在干接近干表面干处。干云层干遮住干太阳干时路干面受干到的干辐射干热降干低，干因而干多云干天气干的面干层温干度日干变化干曲线干出现干局部干波动干，有干许多干小峰干值。干雨天干时，干日气干温变干动很干小，面层内干各深干度处干的温干度日干变化干曲线干也波干动很干小，干并且干气温干始终干低于干面层干内温干度，干见图3-干8。图3-干8雨天干时沥干青路面温度干变化干曲线除了干日变干化之干外，干面层干不同干深度干处的温度还干随气干温而干经历干着年干变化干，图3-干9所示干为沥干青面干层不干同深干度处干的月干平均干气温干变化干的情干况。干可看干出，干平均干气温干为最干高和干最低干的7月和1月份干，面干层的干平均干温度干也相干应为干最高干和最干低值干。二、路干面的干温度干状况自然干气温干每年干和每干月都干发生干周期干性变干化，干与大干气直干接接干触的干路面