论水对公路的影响及防排水设计

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1、论水对公路的影响及防排水设计何志超长安大学、公路学院、陕西省、西安市、710018摘要：从以下六个方面论述水对公路使用性能的影响：路堤和路堑的湿度状况对边坡稳定性的影响、路基本体（特别是路床）的湿度状况对路基性能的影响、路面的水损害形式、排水设计不合理或者不满足设计规范对公路的路用性能的影响及排水设施出现病害对公路运营影响、路面积水导致的行车安全问题。针对上述的问题简单提出了路表防排水的综合布设的设计思路，路表防排水主要由路表漫流式排水、路表集中式排水、两部分构成。关键词：公路、水、影响、排水引言：雨水降落到公路的路界范围内时，主要有两部分去向，一部分通过道路的路面

2、或者路基结构渗透入道路的结构内部；另一部分先湿润路基路面的结构，再在公路表面形成径流。渗透到结构内部的水。对于混凝土路面来说：首先受到损害的是路面结构，造成路面的混凝土发生唧泥、板底脱落、进而导致路面板的断裂；对沥青路面结构，使内部颗粒与黏聚物松散、剥落，形成局部坑槽。若是进一步浸入到道路的层间结构，会加速路面结构的破环，降低路面的使用寿命。形成表面径流的水，会冲刷道路的边坡，造成水毁；严重的道路表面积水，容易形成水雾影响后车的行车视线，车速过快的情况下容易发生“水漂”造成严重的交通事故，对行车安全存在重大威胁。统计数据表明：1990—1996年，全国的公路水毁造成

3、损失高达200多亿元。每年汛期由洪水造成公路水毁的直接经济损失就达数十亿元，呈逐年上升的趋势。从交通部获悉，2010年，中国有17条国道，上百条省道因为水毁导致交通中断，累计造成公路水毁高达118亿元。鉴于此，有效的排水设施对道路结构的稳定，公路的使用寿命以及良好的行车安全是必不可少的。一、水对公路使用性能的影响（1）路堤和路堑的湿度状况对边坡稳定性的影响路堤和路堑是两种主要的道路边坡形式，关注路堤和路堑的湿度状况对边坡的稳定性起到决定性的作用。湿度的来源主要有：大气降水、地表水、地下水、水蒸气及其凝结水、薄膜移动水，根据湿度状况的不同，类型主要分为干燥、中湿、潮湿

4、、过湿等四类，为了保证结构的稳定性和抗变形能力，一般要求路基或边坡处于干燥或者中湿状态。水通过渗透和径流的方式改变了边坡的湿度直接影响边坡岩土体的性质、结构面的强度等因素，从而改变边坡的受力极限平衡状态，导致边坡失稳。1）高湿度下的物理作用地下水通过毛细作用上升，边坡的湿度升高，坡体内的含水量升高，坡体中含水量增大，容重增大。从常规的坡体稳定性计算分析可知，坡体重量的增大会产生两方面影响：一方面是增加滑动面的下滑力，致使下滑力力矩增大；另一方面，它可以增加法向作用力，增加抗滑力矩，但下滑力矩的增加比抗滑力矩增加的大，最终的结果仍然使边坡的稳定系数降低。坡体的湿度升高

5、，岩土体颗粒内部的水产生物理作用主要表现为润滑作用、软化作用、泥化作用以及结合水的强化作用等。使岩土体的内摩擦角减小。摩擦力减小，剪应力效应增强，导致滑体沿滑面产生剪切运动。对特殊岩层来说如片状结构的岩石页岩、绢云母片岩、板岩等，呈现明显的各向异性，强度大为减弱，又如砂质土，虽然亲水性好，但由于内部水的润滑作用，使砂粒间的胶合力和表面摩擦力都有一定程度的降低，使其强度相应减弱。2）高湿度下的化学作用岩土内部的水表现出一系列化学作用主要是通过地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用、溶蚀作用、水化作用、水解作用、氧化还原作用、沉淀作用等产生的。边坡地下水一部分水来源于P

6、H值为7左右或7以下、矿化度为数十毫克/升的降水。当其渗入坡体上部松散层时，会大量吸收腐殖酸及高压CO2，其腐蚀性得到提升，这种水溶液进入包气带底部及饱水带后，便开始发生化学作用，这种作用将涉及岩土体几乎所有矿物。地下水的化学作用在一定程度上会使斜坡岩土体强度衰减，结构面c、φ值降低，甚至会使有节理的岩体逐渐碎裂变得松散，这也会使坡体中的有效空隙度增大，贮水和导水能力增强，地下水径流交替及渗透潜蚀加剧，对边坡稳定性产生不利的影响。3）高湿度下的力学作用高湿度下地下水压力改变边坡岩土体的应力状态和力学性状，并可急速的变化，导致边坡稳定性明显的降低，以至成为边坡破坏起主

7、导作用的触发因素。它主要通过静水压力。静水压力是孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力的总称。它是岩土体的孔隙、裂隙和空洞中的地下水静力传递自重应力作用于岩土体上的力。根据静水压力原理，一般说来，任一给定断面单位面积上所承受的静水压力P为P=γw·h（1）γw—水的容重h—该断面平均水头高度由有效应力原理，静水压力通过减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度，减小变形体潜在滑动面上的正应力，降低抗滑力。在裂隙岩体中的静水压力的“水楔”作用，可使裂隙产生扩容变形，使边坡发生渐进性破坏。（2）路基本体的湿度对路基性能的影响1）整体稳定性：对于路基来说，一般的路基在公路的施工过