环境因素分析ppt课件

第三章 环境因素分析,1,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,2,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31(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,3,2、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3-1,4,（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32表示。 （3）三级区划 三级区划是二级区划的进一步划分。,5,二、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）区东部温润季冻区：防止翻浆和冻胀 。 （3）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）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）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）区青藏高寒区：须按保温原则设计 。,6,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,7,二、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33和表34（见教材）列出其中一部分数值可供参考。,8,2、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,9,三、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 。,10,四、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。,11,下表所列区划界限确定道路所属的路基干湿类型：,Wc1,12,对于新建道路可以用路基临界高度作为判别标准， （1）H1相对应于Wc1，为干燥和中湿状态的分界标准； （2）H2相对应于Wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准； （3）H3相对应于Wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。 当路基的地下水位或地表积水水位一定的情况下，路基的湿度由下而上逐渐减小,如图：,13,第三节 路面温度状况分析,一、温度变化 路表温度的周期性起伏，同气温的变化几乎完全同步。 由于部分太阳辐射热被路面所吸收，路面的温度较气温高，面层结构内不同深度处的温度同样随气温的变化而呈现周期性变化，但起伏的幅度则随深度的增加而减小，其峰值也随深度的增加而越来越滞后出现。,14,图3-4和图3-5分别显示了夏季晴天的情况下沥青类面层和水泥混凝土面层温度的日变化观测结果。路表温度的周期性起伏，同气温的变化几乎完全同步。 图3-4 沥青面层温度日变化曲线 图3-5 水泥混凝土面层温度日变化曲线,15,路面结构内温度状况随深度而变化的情况，可以更明显地从一天内不同时刻的路面温度随深度分布的曲线图中看出，图3-6即为水泥混凝土面层的一个实例。,16,温度沿深度一般呈曲线分布。顶面和底面之间的温度坡差（或称梯度），在一天内经历了由负（顶温低于底温）到正（顶温高于底温）再到负的循环变化，具有同气温变化近乎同步的周期性特点，见图3-7。通常在早晨某一时刻（例如8：00）梯度接近于零，午后某时刻（例如13：0014：00）正温差达到最大值，而在凌晨某时刻（例如3：005：00）负温差达到最大值。 图3-7 水泥混凝土面层温度梯度日变化曲线,17,云和雨对面层温度状况有很大的影响，特别在接近表面处。云层遮住太阳时路面受到的辐射热降低，因而多云天气的面层温度日变化曲线出现局部波动，有许多小峰值。雨天时，日气温变动很小，面层内各深度处的温度日变化曲线也波动很小，并且气温始终低于面层内温度，见图3-8。 图3-8 雨天时沥青路面温度变化曲线,18,除了日变化之外，面层不同深度处的温度还随气温而经历着年变化，图3-9所示为沥青面层不同深度处的月平均气温变化的情况。可看出，平均气温为最高和最低的7月和1月份，面层的平均温度也相应为最高和最低值。,19,二、路面的温度状况,自然气温每年和每月都发生周期性变化，与大气直接接触的路面表面温度也相应的发生周期性变化。路面表面温度周期性起伏与气温的变化基本上是一致的。图3-10示沥青路面中一天中的温度变化。可以看出，太阳辐射和气温对沥青路面有极大的影响。,20,沥青路面结构内不同深度处的温度，同样随气温变化也呈现出周期性的变化，但变化的幅度随离路表深度增大而减小。图3-11示一个典型的温度随深度变化的情况。,21,影响路面结构内温度状况有外部的和内在的两种因素。 外部：气候条件，例如气温、太阳辐射、风力、降水量、蒸发量和冷凝作用等 内在：从地球长波辐射热的散发和热的特性,包括路面材料和地基的热传导率、热容量、对辐射热的吸收的能力等。,22,