7黄土地区路基病害设计与施工.pptx

黄土地区路基病害与防治黄土地区路基病害与防治 路基病害整治 课课 程程 内内 容容 第一节、黄土的工程特性第一节、黄土的工程特性 第二节、黄土地区路基病害类型与成因第二节、黄土地区路基病害类型与成因 第三节、土工合成材料防治黄土路基病害第三节、土工合成材料防治黄土路基病害 的应用技术的应用技术 第四节、土工合成材料防治路基边坡及排第四节、土工合成材料防治路基边坡及排水构造物病害的应用技术水构造物病害的应用技术 第一节第一节 黄土的工程特性黄土的工程特性 一、黄土的工程特性一、黄土的工程特性 黄土具有多孔性，以粉土颗粒为主，富含碳酸盐，颜色以黄黄土具有多孔性，以粉土颗粒为主，富含碳酸盐，颜色以黄色为主；同时，黄土具有渗透性、湿陷性、易崩解等特点，色为主；同时，黄土具有渗透性、湿陷性、易崩解等特点，在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易产生湿陷变形。在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易产生湿陷变形。黄土以风积成因为主，具有大孔性，垂直节理和架空孔隙均黄土以风积成因为主，具有大孔性，垂直节理和架空孔隙均较发育，含有大量可溶盐和膨胀性黏土矿物等，因此具有湿较发育，含有大量可溶盐和膨胀性黏土矿物等，因此具有湿陷性和较低的承载力，极易引发各种各样的工程质量事故。陷性和较低的承载力，极易引发各种各样的工程质量事故。而作为带状工程的公路，黄土所具有的不良工程地质特性造而作为带状工程的公路，黄土所具有的不良工程地质特性造成的危害尤其严重，主要表现为公路边坡剥落、冲刷、滑坍、成的危害尤其严重，主要表现为公路边坡剥落、冲刷、滑坍、崩坍、流泥；路堤沉陷、表面滑溜、局部滑坍以及路面裂缝崩坍、流泥；路堤沉陷、表面滑溜、局部滑坍以及路面裂缝等。等。1.1.黄土的湿陷性黄土的湿陷性 湿陷性是黄土的主要工程性质，它是指在一定压力下湿陷性是黄土的主要工程性质，它是指在一定压力下受水浸湿，土体结构发生迅速破坏而发生显著下沉的特性。受水浸湿，土体结构发生迅速破坏而发生显著下沉的特性。并不是所有黄土都具有湿陷性，具有湿陷性的黄土厚并不是所有黄土都具有湿陷性，具有湿陷性的黄土厚度并不大，一般在上部的度并不大，一般在上部的1010-20m20m。湿陷性黄土根据上覆应力的性质可分为自重湿陷性黄湿陷性黄土根据上覆应力的性质可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两类，前者是指那些在自重压力下土和非自重湿陷性黄土两类，前者是指那些在自重压力下浸水湿陷的黄土，这种黄土浸水后对构筑物危害极大，即浸水湿陷的黄土，这种黄土浸水后对构筑物危害极大，即使本身荷重不大的构筑物使本身荷重不大的构筑物(公路、铁路和机场跑道公路、铁路和机场跑道)受水浸受水浸后也会下沉；后者是指在土自重压力下浸水不发生湿陷，后也会下沉；后者是指在土自重压力下浸水不发生湿陷，只有在一定附加荷重下浸水才会湿陷的黄土。只有在一定附加荷重下浸水才会湿陷的黄土。我国各地黄土的工程性能如下表所示我国各地黄土的工程性能如下表所示 2.2.黄土的渗透性黄土的渗透性 老黄土中普遍存在构造节理，如斜节理，新黄土中原生老黄土中普遍存在构造节理，如斜节理，新黄土中原生柱状垂直节理发育，未曾发现有构造性节理。黄土中的节理，柱状垂直节理发育，未曾发现有构造性节理。黄土中的节理，对路基边坡的稳定性常起控制作用。对路基边坡的稳定性常起控制作用。对于黄土渗透性来说，因其不是颗粒的胶结起作用，而对于黄土渗透性来说，因其不是颗粒的胶结起作用，而是颗粒的排列结构起各向异性作用，影响是不能忽略的。是颗粒的排列结构起各向异性作用，影响是不能忽略的。研究表明，平行于垂直节理方向的渗透系数，即垂直向渗透研究表明，平行于垂直节理方向的渗透系数，即垂直向渗透系数一般大于水平向渗透系数。大量的试验证明，对不同的系数一般大于水平向渗透系数。大量的试验证明，对不同的黄土，垂直方向渗透系数可以是水平方向渗透系数的黄土，垂直方向渗透系数可以是水平方向渗透系数的1.21.2-2.552.55倍。倍。3.3.黄土的各向同性和各向异性黄土的各向同性和各向异性 对黄土抗剪强度特性的研究，大多将注意力投向起始含对黄土抗剪强度特性的研究，大多将注意力投向起始含水量的影响。水量的影响。通过对与垂直节理成正交、平行和通过对与垂直节理成正交、平行和4545度相交进行的剪切试度相交进行的剪切试验，证实抗剪强度在不同方向上并不相同，基本上呈椭圆状。验，证实抗剪强度在不同方向上并不相同，基本上呈椭圆状。当剪切面平行于垂直节理方向时，抗剪强度相对最低，且含水当剪切面平行于垂直节理方向时，抗剪强度相对最低，且含水量低时受各向异性的影响程度更大。而对于黄土的抗剪强度随量低时受各向异性的影响程度更大。而对于黄土的抗剪强度随着密度与湿度的变化规律更加重视。着密度与湿度的变化规律更加重视。研究表明，对研究表明，对Q1Q1、Q2Q2黄土，密度较大，且变化较小，主要关黄土，密度较大，且变化较小，主要关注黏结力注黏结力c c、内摩擦角、内摩擦角指标与含水量指标与含水量W W的关系；对饱和黄土，的关系；对饱和黄土，湿度已达到饱和，主要关注黄土的湿度已达到饱和，主要关注黄土的c c、指标和密度指标和密度dd的关系；的关系；对非饱和黄土，对非饱和黄土，c c、指标与湿度和密度的关系须同时关注，指标与湿度和密度的关系须同时关注，它们均随起始含水量的增大而降低，随初始密度的增大而增大，它们均随起始含水量的增大而降低，随初始密度的增大而增大，且且值的变化较小，而值的变化较小，而c c值的变化却不容忽视。值的变化却不容忽视。二、黄土分布特点二、黄土分布特点 黄土和黄土状土覆盖着全球大陆面积的黄土和黄土状土覆盖着全球大陆面积的2.52.5以上。我国是世界上黄以上。我国是世界上黄土分布最广泛的地区，面积达土分布最广泛的地区，面积达6464万万km2km2左右，占国土总面积的左右，占国土总面积的6.66.6以上，其以上，其中连续分布面积达到中连续分布面积达到4444万万km2km2。主要分布在北纬。主要分布在北纬30304949，东经，东经7575127127之间的大陆内部干旱和半干旱地区。之间的大陆内部干旱和半干旱地区。黄土分布地区的气候主要表现为干旱及半干旱的大陆性气候特征。雨量黄土分布地区的气候主要表现为干旱及半干旱的大陆性气候特征。雨量明显地从西北到东南逐渐增加。全年雨量的明显地从西北到东南逐渐增加。全年雨量的6060集中在集中在7 7-9 9月，尤其是月，尤其是8 8月占月占全年的全年的3030左右。年平均蒸发量则在左右。年平均蒸发量则在1 000mm1 000mm以上。气温也是由西北向东南以上。气温也是由西北向东南逐渐增加。气温日变化剧烈，最大日温差为逐渐增加。气温日变化剧烈，最大日温差为2727左右，呈现出典型的大陆性左右，呈现出典型的大陆性气候特征。气候特征。黄土高原处于蒙古高原之南，极地气流由北向南伸展，即出现强度不同黄土高原处于蒙古高原之南，极地气流由北向南伸展，即出现强度不同的寒潮，进入我国上空之后，改由西北向东南移动，冬春尤为频繁。在冷峰的寒潮，进入我国上空之后，改由西北向东南移动，冬春尤为频繁。在冷峰过后经常发生强旋风，将黄土高原西北部的沙漠或戈壁滩的尘埃卷入高空，过后经常发生强旋风，将黄土高原西北部的沙漠或戈壁滩的尘埃卷入高空，形成尘暴。形成尘暴。我国黄土高原所处的三面环山一面沙漠的有利地形，典型的大陆性干旱我国黄土高原所处的三面环山一面沙漠的有利地形，典型的大陆性干旱气候条件和季节性尘暴，为我国黄土风成论提供了足够的论据。气候条件和季节性尘暴，为我国黄土风成论提供了足够的论据。我国西北地区黄土区地层最厚，最完整，分布连续，其特点较典型。我国西北地区黄土区地层最厚，最完整，分布连续，其特点较典型。黄土地貌黄土地貌 第二节第二节 黄土地区路基病害类型与成因黄土地区路基病害类型与成因 一、黄土路基病害及其成因一、黄土路基病害及其成因 1 1、黄土陷穴成因、黄土陷穴成因 2 2、黄土陷穴类型、黄土陷穴类型 3 3、黄土陷穴的分布规律、黄土陷穴的分布规律 4 4、黄土陷穴的探查和防治、黄土陷穴的探查和防治 1 1、黄土陷穴成因、黄土陷穴成因 黄土地区修筑的路基黄土地区修筑的路基，在雨季时大面积汇集的雨水在雨季时大面积汇集的雨水，沿着黄土的垂直节理和沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透大孔隙向路基内部渗透、潜流潜流，溶解了黄土中的易溶盐溶解了黄土中的易溶盐，破坏了黄土结构破坏了黄土结构，土体土体不断崩解不断崩解，水流带走黄土颗粒水流带走黄土颗粒，形成暗穴形成暗穴，在水的浸泡和冲刷作用下在水的浸泡和冲刷作用下，洞壁坍塌洞壁坍塌，逐渐扩大形成更大的暗穴或出露于地表的其他形态的陷穴逐渐扩大形成更大的暗穴或出露于地表的其他形态的陷穴。特别是在地形起伏多特别是在地形起伏多变变、地表径流容易汇集的地方地表径流容易汇集的地方，而土质松散而土质松散、垂直节理较多的新黄土中最易形成垂直节理较多的新黄土中最易形成陷穴陷穴。黄土陷穴的产生是黄土的湿陷性及水的潜蚀淋溶作用的结果黄土陷穴的产生是黄土的湿陷性及水的潜蚀淋溶作用的结果。黄土的湿陷性是产黄土的湿陷性是产生陷穴的内在原因生陷穴的内在原因，水的潜蚀作用是产生陷穴的外部诱因水的潜蚀作用是产生陷穴的外部诱因。黄土的自身特点，为陷穴产生提供了本质条件。黄土的自身特点，为陷穴产生提供了本质条件。(1)(1)湿陷性黄土是一种土质疏松，主要成分为粉土颗粒组成的特殊土，湿陷性黄土是一种土质疏松，主要成分为粉土颗粒组成的特殊土，其细微颗粒极易遭受潜蚀；其细微颗粒极易遭受潜蚀；(2)(2)黄土中易溶盐含量丰富，对强度起作用的结构状碳酸钙，在含黄土中易溶盐含量丰富，对强度起作用的结构状碳酸钙，在含CO2CO2的的水或酸性环境中，易受水溶蚀，破坏黄土的内部结构，使之变得松软，有利水或酸性环境中，易受水溶蚀，破坏黄土的内部结构，使之变得松软，有利于地下水渗透，加速了渗流作用和机构潜蚀作用；于地下水渗透，加速了渗流作用和机构潜蚀作用；(3)(3)大孔隙和裂隙发育，为水的渗透提供了便利通道，加速了机械潜蚀。大孔隙和裂隙发育，为水的渗透提供了便利通道，加速了机械潜蚀。黄土地区特殊的水文气候条件，为陷穴的产生提供了有利的外部条件。黄土地区特殊的水文气候条件，为陷穴的产生提供了有利的外部条件。该地区雨量很少，但较集中，全年暴雨多发生在该地区雨量很少，但较集中，全年暴雨多发生在7 7、8 8、9 9三个月，尤其在暴三个月，尤其在暴雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定的水压力，水透过黄土像通过一个小雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定的水压力，水透过黄土像通过一个小吸管被吸下去，陷穴一般中间大，进口和出口小。吸管被吸下去，陷穴一般中间大，进口和出口小。微地形地貌特征，对陷穴产生也有一定影响。一般陷穴多发生在一边靠微地形地貌特征，对陷穴产生也有一定影响。一般陷穴多发生在一边靠山，一边临深沟的地段，有时也发生在半填半挖路堑与路堤衔接处、桥涵台山，一边临深沟的地段，有时也发生在半填半挖路堑与路堤衔接处、桥涵台背填土处或者填土施工接岔处等，在地形起伏波折变化多的地方，特别是缓背填土处或者填土施工接岔处等，在地形起伏波折变化多的地方，特别是缓坡突然转为陡坡地段，也易形成陷穴。另外黄土地区，由于植被不发达，也坡突然转为陡坡地段，也易形成陷穴。另外黄土地区，由于植被不发达，也为水的渗透提供了有利条件。为水的渗透提供了有利条件。2 2黄土陷穴类型黄土陷穴类型 (1)(1)根据黄土陷穴的成因划分根据黄土陷穴的成因划分 由地表浸水形成的陷穴；由地表浸水形成的陷穴；暗流的侵蚀作用形成的陷穴；暗流的侵蚀作用形成的陷穴；因动植物和微生物作用引起的洞穴；因动植物和微生物作用引起的洞穴；人为的洞穴；人为的洞穴；(2)(2)根据黄土陷穴的形态划分根据黄土陷穴的形态划分 碟形地；碟形地；漏斗状陷穴；漏斗状陷穴；竖井状陷穴；竖井状陷穴；串珠状陷穴；串珠状陷穴；暗穴；暗穴；3黄土陷穴的分布规律 黄土陷穴的分布具有一定的规律性。从地貌看，在黄土陷穴的分布