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1、情景五特殊地质环境路基的病害与处治,路基路面病害处治,任务1 膨胀土地区路基病害,膨胀土地区路基的特点及主要病害类型,2,一、膨胀土地区路基的特点,1、膨胀土是土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩开裂两种。,2、在自然条件下，膨胀土一般呈黄、褐、棕及灰绿、灰白等色，土体发育有各种特定形态的裂隙，常见光滑面和擦痕，裂缝随气候变化张开和闭合，并具有反复胀缩的特性 。,3、膨胀土含大量的活性粘土矿物，如蒙脱石和伊利石，比表面积大，在低含水量时对水有巨大的吸力。这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其胀缩性质。,任务1 膨胀土地区路基病害,二、膨胀土地区路基的主要病害,1路
2、堑病害,2路堤病害,(1) 剥落,(2) 冲蚀,（3）泥流,（4）溜塌,（5）坍滑,（6）滑坡,(1) 沉陷,(2)纵裂,（3）坍肩,（4）溜塌,（5）坍滑,（6）滑坡,任务1 膨胀土地区路基病害,(1)剥落 剥落是路堑边坡表层受物理风化作用，使土块碎解成细粒状、鳞片状，在重力作用下沿坡面滚落的现象。剥落主要发生在旱季，旱季愈长，蒸发愈强烈，剥落愈严重。一般强膨胀土较弱膨胀土剥落更甚，阳坡比阴坡剥落要严重。剥落物堆积于边坡坡脚或边沟内常造成边沟堵塞。,1路堑病害,(2)冲蚀 冲蚀是坡面松散土层在降雨或地表径流的集中水流冲刷侵蚀作用下，沿坡面形成沟状冲 蚀的现象。冲蚀沟深0105m，深者可达10
3、m。冲蚀的发展使边坡变得支离破碎。冲蚀主要发生在雨季，特别是大雨或暴雨季节。冲蚀既破坏了坡面的完整性，也不利于植物的生长。,任务1 膨胀土地区路基病害,(3)泥流 泥流是坡面松散土粒与坡脚剥落堆积物在雨季被水流裹带搬运形成的。一般在膨胀土长 大坡面、风化剥落严重且地表径流集中处最易形成。泥流常造成边沟或涵洞堵塞，严重者可冲毁路基、淹埋路面。,1路堑病害,(4)溜塌 边坡表层强风化层内的土体，吸水过饱和，在重力与渗透压力作用下，沿坡面向下产生塑流状塌移的现象，称为溜塌。溜塌是膨胀土边坡表层最普遍的一种病害，常发生在雨季，与降雨稍有滞后关系，可在边坡的任何部位发生，与边坡坡度无关。溜塌上方有弧形小
4、坎，无明显裂缝与滑面，塌体移动距离较短，且很快自行稳定于坡面。溜塌厚度受强风化层控制，大多在10m以内，不超过15m。,任务1 膨胀土地区路基病害,(5)坍滑 边坡浅层膨胀土体，在湿胀于缩效应与内化作用影响下，由于裂隙切割以及水的作用，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并伴有局部坍落的现象，称为坍滑。坍滑常发生在雨季，并较降雨稍有滞后。滑面清晰且有擦痕，滑体裂隙密布，多在坡脚或软弱的夹层处滑出，破裂面上陡下缓，滑面含水富集，明显高于滑体。坍滑若继续发展，可牵引形成滑坡。坍滑厚度一般在风化作用层内，多为1030m。,1路堑病害,(6)滑坡 滑坡具有弧形外貌，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前
5、缘比较平缓，主要受裂隙控制。滑坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生，滑体呈纵长式，有的滑坡从坡脚可一直牵引到边坡顶部，有很大的破坏性。滑体厚度大多具有浅层性，一般为1030m，多数小于60m，与大气风化作用层深度密切相关。膨胀土滑坡主要与土的类型和土体结构关系密切，与边坡高度和坡度并无明显关系,任务1 膨胀土地区路基病害,(1)沉陷 膨胀土初期结构强度较高，在施工时不易被粉碎，亦不易被压实。在路堤填筑后，由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在上部路面、路基自重与汽车荷载的作用下，路堤易产生不均匀下沉，如伴随有软化挤出则可产生很大的沉陷量。路堤愈高，沉陷量愈大，沉陷愈普遍，尤以桥头填土
6、的不均匀下沉更为严重。不均匀下沉导致路面的平整度下降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏。,2路堤病害,(2)纵裂 路肩部位常因机械碾压不到，使填土达不到要求的密实度，因而后期沉降相对较大。同时因路肩临空，对大气物理作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，故在路肩顺路线方向常产生纵向开裂，形成长数十米甚至上百米的张开裂缝。缝宽约24cm，大多距外缘0510m。,任务1 膨胀土地区路基病害,(3)坍肩 路堤肩部土体压实不够，又处于两面临空部位，易受风化影响使强度衰减，当有雨水渗人时，特别是当有路肩纵向裂缝时，容易产生坍塌。塌壁高多在1m以内，严重者大于1m。,2路堤病害,(4)
7、溜塌 与路堑边坡表层溜塌相似，但路堤边坡溜塌多与边坡表面压实不够有关。溜塌多发生在路堤的坡腰或坡脚附近。,(5)坍滑 膨胀土路堤填筑后，边坡表层与内部填土的初期强度基本一致。但是随着通车时间的延续，路堤经受几个雨湿季节的反复收缩与膨胀作用后，表层填土风化加剧，裂隙发展，当有水渗入时，膨胀软化，强度降低，导致边坡坍滑发生。,9,任务1 膨胀土地区路基病害,膨胀土地区滑坡,任务1 膨胀土地区路基病害,三、膨胀土路基病害的处治,1、 完善路基排水,(1) 所有地面排水沟渠，特别是近路沟渠，均应铺砌和加固，以防冲、防渗。对于砂浆脱落应及时进行养护。,(2) 边沟应较一般地区适当加宽、加深。路堑边沟外侧
8、应设平台，以保护坡脚免遭水浸，并防止剥落物堵塞边沟。,(3) 堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗入坡体。边坡坡顶与截水沟之间应封闭，不得让雨水渗入。堑顶截水沟应距堑缘1015m以外。截水沟纵坡宜以岗脊为顶点向两侧排水。,(4) 台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟，以截排上部坡面水，并宜在截水沟与坡脚之问设一定宽度的平台，以利坡脚稳定。,(5)在填挖交界处和已采用膨胀土作路堤填料的路段增设盲沟排水。,任务1 膨胀土地区路基病害,三、膨胀土路基病害的处治,2、坡面防护加固,(1)铺植草皮：适用于边坡高度不高的土质边坡。但草皮固着深度有限，易被冲刷，宜增设浆砌片石骨架支撑土体。,(2)骨架护坡
9、：这是一种将长大坡面分割为由若干骨架支撑的小块土坡，进行分而治之的有效措施。在膨胀土边坡防护加固中，常用的骨架护坡形式主要有方格架护坡和拱形骨架护坡，此外还有人字形骨架护坡等。,(3)片石护坡：大多用于边坡土体产生局部塌滑后的整治加固。片石护坡可分为干砌片石护坡和浆砌片石护坡两类。,(4)水泥土护坡：水泥土是用无机土按比例掺入硅酸盐水泥和水，均匀搅拌，捶实成形，经适当养护硬化而成的一种新型建筑材料。用以对强膨胀土和中等膨胀土边坡进行全封闭。,12,任务1 膨胀土地区路基病害,水泥土护坡,任务1 膨胀土地区路基病害,三、膨胀土路基病害的处治,3、包盖法,已出现纵向裂缝的路堤应采用非膨胀土或浆砌片
10、石封闭堤身，用非膨胀土包盖时厚度不得少于1m。同时灌浆封闭裂缝，有条件的地方则换填石灰土改良。,任务1 膨胀土地区路基病害,三、膨胀土路基病害的处治,4支挡结构,(1) 挡土墙,（2）加筋挡土墙,（3）土钉墙,（4）抗滑桩,（5）调整坡度,（6）综合处治,挡土墙,15,任务1 膨胀土地区路基病害,综合处治：下部为挡墙，上部为网格骨架植草护坡,任务2 黄土地区路基病害,黄土因沉积地质时代的不同，在性质上有很大的差别。可将黄土分为新黄土、老黄土和红色黄土三类,一、黄土的分类,任务2 黄土地区路基病害,黄土地区路基的特点及主要病害类型,17,一、黄土的工程特性,1、黄土的结构与构造,（1）黄土的结构
11、,黄土的颗粒组成以粉粒(0050005rnm)为主，可达50以上，其中粗粉粒(001005mm)含量又大于细粒粉粒(0010005mm)含量。,18,任务2 黄土地区路基病害,黄土地区地貌,任务2 黄土地区路基病害,(2)黄土的多孔隙性,大孔隙：基本上是肉眼可见的，直径约0510mm。 细孔隙：是架空结构中大颗粒的粒间孔隙，肉眼看不见，可在双目放大镜下观察。 毛细孔隙：由大颗粒与附在其表面上和小颗粒所形成的粒间孔隙，肉眼更看不见。,(3)黄土的节理,黄土节理以垂直为主。一般在干燥而固结的黄土层中比较发育，土层上部较下部发育，有时在黄土层中也发现有斜节理。,任务2 黄土地区路基病害,2、黄土的分
12、区工程特征,I东南区,介于吕梁山与太行山之间。本区黄土多分布成零星小块，厚约50m左右，由西向东逐渐减薄。黄土主要分布在盆地边缘或河谷阶地上，下伏基岩地形起伏较大，山顶与谷底相对高差一般在300m以上，地形不够开阔。,中部区,介于六盘山与吕梁山之间。黄土在整个地区连续覆盖，仅在沟底部及少数山顶才有基岩出露。黄土厚度一般为l00150m，中间地区最厚 。,III西部区,介于乌鞘岭与六盘山之间。除较高的山顶、大河河谷及深切沟谷下部有基岩出露外，大都为黄土覆盖。黄土厚度一般为50100m，以新黄土为主，并由东向西逐渐减薄。,北部区,位于上述三区的北部。北接沙漠，气候干旱，多分布有沙黄土 。,任务2
13、黄土地区路基病害,3、黄土的水理性,(1)渗水性,由于黄土具有大孔隙及垂直节理等特殊构造，其垂直方向的渗透性较水平方向为大。黄土经压实后大孔构造被破坏，其透水性也大大降低。此外，粘粒的含量也会影响黄土的渗透性，粘粒含量较多的埋藏土及红色黄土，经常成为透水不良或不透水的土层。,(2)收缩和膨胀,黄土遇水膨胀，干燥后又收缩，多次反复形成裂缝及剥落。由于黄土在堆积过程中，土的自重作用使粉粒在垂直方向的粒间距离变小，所以具有天然湿度的黄土在干燥后，水平方向的收缩比垂直方向的收缩大，一般约大50100。,(3)崩解性,各类黄土的崩解性相差很大，新黄土浸入水中后，很快就全部崩解；老黄土则要经过一段时间才能
14、崩解；红色黄土浸水后不崩解。,任务2 黄土地区路基病害,4、黄土的抗剪强度,原状黄土的各向异性：由于垂直节理及大孔隙的存在，原状黄土的强度随方向而异，黄土水平方向的强度一般较大，45方向仍居中，垂直方向强度较小。但是，冲积、洪积黄土则因存在有水平层理的关系，以水平方向强度为最低，垂直方向强度最大，45方向仍居中。 原状黄土抗剪强度的峰值和残值差值较大，是黄土地区多崩塌性和高速滑坡的重要原因。,任务2 黄土地区路基病害,5、黄土的湿陷性,黄土受水浸湿后，土的结构受到破坏，在外荷载或土自重作用下，而发生显著的下沉现象，称为湿陷。,任务2 黄土地区路基病害,24,一、黄土路基主要病害,1、边坡变形,
15、(1) 坡面剥落,坡面剥落是黄土边坡变形的一种普通现象，会发生在各种黄土层中。剥落与边坡所处的位置、土质、易溶盐含量有关。一般阳坡比阴坡剥落严重；黏粒含量多的土易剥落；易溶盐含量越大，剥落越严重；易溶盐含量在012以下时，边坡剥落现象较少。,（2)坡面冲刷,坡面冲刷是常见的公路边坡变形，会引起大量的水土流失。坡面冲刷使坡面呈沟状或洞穴状，一般形成坡肩冲刷坍塌、坡面冲刷串沟、坡面冲刷跌水、坡脚冲刷掏空、坡面冲刷沟穴、岩石接触的冲刷沟穴等。黄土边坡坡面冲刷与土层、岩性、微地貌条件、水文条件等有密切的关系。,任务2 黄土地区路基病害,25,一、黄土路基主要病害,1、边坡变形,(3)坡体崩坍,边坡崩坍
16、是黄土土体沿节理面倒坍和下错的斜坡动力地质现象，是多种自然因素及人为因素综合作用的结果。主要影响因素有地层岩性、地质构造、降水、气温变化、人为因素或地质运动等。对黄土而言，土层节理发育，边坡陡峻，在风化和水的冲蚀、浸润作用下，坡脚严重冲刷，往往会使坡体崩坍。,(4)坡脚坍塌,坡脚坍塌易在湿陷性新黄土中发生。因其结构松散，坡脚松软受水浸湿或冲刷会发生坡脚局部坍塌，一般规模较小，但较普遍。坡脚坍塌是产生滑坡的前提，也有可能诱发规模更大的坍塌。,任务2 黄土地区路基病害,26,一、黄土路基主要病害,1、边坡变形,(5)滑坡,滑坡是土体沿着明显的滑动带或滑动面下滑，滑动面呈上陡下缓的圆弧状。其产生原因，主要是由于黄土的强度下降引起的土体稳定性平衡破坏。大型滑坡常发生在松散结构或黄色湿陷性黄土层中，在新黄土中也会出现小型滑坡。,(6)流泥,呈斜坡状的黄土如果土质松散，具有渗水性较小的下卧层时，土体在地下水或在地下水与地表水相互作用下浸润黄土土体，使土饱
