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。

下表所列夫区划塌界限伯确定爸道路垦所属茶的路牌基干镰湿类帆型：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对于寨新建祥道路贷可以歉用路哈基临遵界高歌度作向为判炉别标逆准，（1）H1相对禽应于Wc1，为刺干燥慰和中耕湿状五态的金分界葡标准钥；（2）H2相对鹊应于Wc2，为稳中湿伍与潮往湿状枪态的颠分界旋标准畅；（3）H3相对漂应于Wc3，为宴潮湿暴和过奸湿状看态的凶分界社标准施。当路锹基的浇地下颗水位演或地稍表积敌水水银位一略定的碰情况毯下，鸡路基误的湿养度由织下而它上逐触渐减娃小,如图召：第三节路面鲁温度鞋状况睬分析一、誉温度宣变化路表外温度钱的周伤期性嚷起伏寇，同港气温柄的变疼化几更乎完致全同步。由于月部分殃太阳雕辐射泻热被直路面接所吸篇收，危路面恳的温熊度较尘气温到高，勇面层面结构鬼内不同深度览处的经温度栋同样赏随气续温的抄变化低而呈脂现周萝期性敌变化允，但兼起伏挖的幅阳度则冰随深且度的虑增加停而减餐小，其峰值悄也随傻深度丸的增裹加而泡越来摇越滞各后出堤现。图3-份4和图3-喝5分别搅显示则了夏弱季晴券天的幸情况燃下沥恒青类招面层缸和水泥混凝倒土面深层温讯度的吨日变索化观鼓测结旺果。烟路表卸温度灾的周深期性概起伏前，同间气温饲的变添化几蜜乎完每全同步。图3-央4沥青面层纱温度换日变涝化曲团线图3-徐5水泥美混凝涝土面波层温毒度日级变化效曲线路面举结构以内温横度状拜况随窝深度脖而变丘化的斧情况牙，可元以更篇明显挣地从集一天织内不灭同时既刻的要路面挣温度随深度块分布宫的曲划线图衰中看匙出，图3-北6即为烟水泥仿混凝仁土面宏层的犹一个役实例舞。温度脆沿深汁度一呼般呈火曲线分布。罗顶面因和底慕面之着间的僚温度扛坡差到（或身称梯落度）耐，在习一天兴内经挣历了亮由负拿（顶耐温低君于底辩温）韵到正泪（顶温高于庄底温爬）再衔到负封的循洞环变稠化，乘具有当同气究温变工化近牧乎同昨步的心周期睁性特禁点，上见图3-菠7。通愚常在杠早晨某一时庸刻（桑例如8：00）梯悬度接差近于礼零，理午后域某时挺刻（忘例如13：00～14：00）正员温差献达到纠最大值，而在倡凌晨勉某时回刻（缠例如3：00～5：00）负温煎差达怪到最凡大值迷。图3-浪7水泥雹混凝土面程层温细度梯谢度日变化肾曲线云和件雨对抢面层舒温度抬状况宝有很剩大的雹影响洲，特免别在偿接近饰表面缺处。羞云层我遮住测太阳裁时路探面受占到的岂辐射搂热降历低，摘因而抢多云催天气禁的面船层温棚度日间变化宅曲线鲜出现驳局部役波动醒，有站许多稠小峰叠值。落雨天怖时，症日气撒温变响动很冈小，面层内愿各深酱度处接的温洞度日图变化朗曲线眯也波孔动很毒小，非并且残气温务始终摩低于伪面层龄内温统度，欢见图3-余8。图3-抽8雨天品时沥浅青路面温度邪变化拉曲线除了趣日变掘化之砖外，鼓面层耐不同希深度液处的温度还趴随气萝温而乡丰经历鲜着年低变化泊，图3-适9所示茎为沥箩青面为层不撤同深偶度处建的月丑平均款气温吴变化垒的情径况。援可看困出，筒平均乘气温阶为最基高和活最低犁的7月和1月份肺，面写层的诱平均应温度动也相吴应为馆最高馒和最珠低值渔。二、路鼓面的达温度梢状况自然富气温喷每年炼和每贞月都让发生爽周期冒性变侨化，炕与大命气直销接接魔触的茶路面遇表面洒温度荐也相应歌的发贱生周期钓性变炸化。盈路面职表面味温度暮周期估性起铲伏与乐气温打的变布化基版本上腾是一汽致的衡。图3-那10示沥遮青路劳面中后一天郊中的太温度好变化貌。可馆以看糕出，闻太阳忙辐射盒和气们温对嫩沥青扎路面有极大闸的影哈响。沥青冠路面鸦结构劳内不秆同深团度处齿的温礼度，巨同样骂随气词温变员化也栋呈现淡出周期寺性的针变化，纳但变敲化的椅幅度隶随离敢路表户深度刷增大鉴而减旬小。住图3-再11示一饮个典