毛细水对道路设计的影响分析.pdf

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1、第2期(总第184期)2016年4月中围彳菹王存CHINAMUNICIPALENGINEER[NGNo．2(SerialNo．184)Apr．2016DOI：10．3969／／．issn．1004-4655．2016．02．001毛细水对道路设计的影响分析马春亭(上海市城市建设设计研究总院天津分院，天津300073)摘要：道路设计中，地下水由于毛细作用，会上升到路基及路面结构各层，继而影响道路的整体强度和质量。通过研究毛细水在不同路基填料中的上升高度，提出不同路基填料下道路的合理设计标高，并对路基强度进行验算，为道路设计提供支撑。最后，结合天津津北路拓宽改造工程对路

2、面设计标高、路基强度等进行验算，得出毛细水对道路设计的影响。关键词：道路设计；毛细水；验算：影响中图分类号：U416文献标志码：A文章编号：1004—4655【2016)02—0001—031毛细水分析1．1毛细水作用机理毛细现象的产生是由于水与空气分界面或收缩膜上存在表面张力；另一方面，毛细管管壁的分子与水分子之间有引力作用，使管壁接触的水面呈向上弯曲状，呈浸润现象，当毛细管直径较细时，浸润现象使毛细管内水面弯曲相连，形成内凹的弯液面状。表面张力与浸润现象紧密联系在一起，水沿毛细管上升。毛细水广泛分布在土粒内部相互贯通的孔隙中，对土体中气体的分布与流通有一定的影响

3、，导致土体内产生封闭气体。而封闭气体增加土体的弹性和减少土体的渗透性，由此在地下水位埋深较浅时。导致路基出现冻胀、弹软等病害，降低道路使用寿命和质量。1一毛细水对道路设计标高的影响地下水对路基影响是导致路基破坏的主要原因，合理的道路设计标高可以避免道路路基产生冻胀，保证路基的水稳定性⋯。通过研究不同土质中毛细水的上升高度皿，结合地下水位标高^，，以及区域冻土深度凰，确定道路最小设计标高而小从而确保路基不会因毛收稿日期：2015-12-03作者简介：马眷亭(1964-)，男，高级工程师，硕士，主要从事道路设计工作。细水作用而出现冻胀破坏。毛细水上升高度与道路设计标高关

4、系图见图l。由图1可知，满足毛细水不会对路面结构产生冻胀破坏，道路设计标高应满足式(1)要求。h。1≥上‘+也+Jll。(1)式中：h。，为道路设计标高，m；凰为冻土深度，ITI；皿为毛细水上升高度，in；而。为地下水位标高，ITI。道路规划设计时，需要考虑地下水位标高、毛细水上升高度等因素，确定合理的设计标高。反之，如受场地标高限制，道路设计标高不能满足式(1)时，可通过更换路基填料，降低毛细水上升高度，调整道路设计标高。1．3毛细水对路基填料的影响道路设计标高越高对路基越有利，但高路基需较大填方量，增加工程投资；低路基中地下水因毛细作用上升，造成路基土体吸水软化

5、，力学特性改变。在满足投资要求的前提下，确定合理的设计标高，既满足路基工作状态，又降低工程投资伫l。中圄彳放工程马春亭：毛细水对道路设计的影响分析2016年第2期1．3．1毛细水上升高度海森(A．Hazen)经验公式见式(2)。Ho-丢eat㈩．^＼‘-，式中：只为毛细水上升高度，m；C为系数，与土粒形状及表面洁净情况有关，C=10～50mm2，本项目中C值参考相关试验数据取得；e为土的孔隙比；d，。为土的有效粒径，mm。不同路基填料下，毛细水上升高度值见表l。表1不同路基填料下毛细水上升高度汇总表参数土体类别HjmCPdlgmm素土23O．70O．o【)3010．

6、952石灰土(4％)2l1．00O．00365．833石灰土(6％)180．900．00722．778石灰土(8％)130．800．00921．766石灰土(10％)10O．750．01400．952石灰土(12％)80．690．01700．680石灰粉煤灰土(12：35：53)10O．720．0190O．73l通过以上分析，不同路基填料，毛细水上升高度不相同。以素土作为路基填料，毛细水上升高度最大；以石灰粉煤灰土作为路基填料，毛细水上升高度相对较小；以石灰土作为路基填料，随着含灰量增加，石灰土的密实逐渐增强，毛细水上升高度呈下降趋势。毛细水上升高度与含灰量关系见图

7、2。石灰粉煤灰土由于其均匀度等均与12％石灰土接近，毛细水上升高度与12％石灰土相差不多，作为路基填料，需要大量粉煤灰。{5篷。当。羹zw1OU2468101214含灰量／％图2毛细水上升高度与含灰量关系图1．3。2毛细水对路基状态影响根据路基工作区与毛细水影响范围的关系，确定路基的干湿类型关系如下(见图3)。1)潮湿路基：路基工作区处于毛细水影响范围之内。2)中湿路基：路基工作区处于毛细水影响范围的边缘。23)干燥路基：路基工作区处于毛细水影响范围之上。路面设计标高路地潮湿路基中湿路基十燥路基图3路基状态与毛细水关系图因此，为保证路基处于一个合理的工作状态，设