黃土地區(qū)路路基病害與與防治路基病害整整治課程內(nèi)內(nèi)容第一節(jié)、黃黃土的工程程特性第二節(jié)、黃黃土地區(qū)路路基病害類類型與成因因第三節(jié)、土土工合成材材料防治黃黃土路基病病害的的應(yīng)應(yīng)用技術(shù)第四節(jié)、土土工合成材材料防治路路基邊坡及及排水構(gòu)造造物病害的的應(yīng)用技術(shù)術(shù)第一節(jié)黃黃土的工工程特性一、黃土的的工程特性性黃土具有多多孔性，以以粉土顆粒粒為主，富富含碳酸鹽鹽，顏色以以黃色為主主；同時(shí)，，黃土具有有滲透性、、濕陷性、、易崩解等等特點(diǎn)，在在外荷載和和自重作用用下受水浸浸濕后容易易產(chǎn)生濕陷陷變形。黃土以風(fēng)積積成因?yàn)橹髦?，具有大大孔性，垂垂直?jié)理和和架空孔隙隙均較發(fā)育育，含有大大量可溶鹽鹽和膨脹性性黏土礦物物等，因此此具有濕陷陷性和較低低的承載力力，極易引引發(fā)各種各各樣的工程程質(zhì)量事故故。而作為為帶狀工程程的公路，，黃土所具具有的不良良工程地質(zhì)質(zhì)特性造成成的危害尤尤其嚴(yán)重，，主要表現(xiàn)現(xiàn)為公路邊邊坡剝落、、沖刷、滑滑坍、崩坍坍、流泥；；路堤沉陷陷、表面滑滑溜、局部部滑坍以及及路面裂縫縫等。1.黃土的的濕陷性濕陷性是黃黃土的主要要工程性質(zhì)質(zhì)，它是指指在一定壓壓力下受水水浸濕，土土體結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生迅速破破壞而發(fā)生生顯著下沉沉的特性。。并不是所有有黃土都具具有濕陷性性，具有濕濕陷性的黃黃土厚度并并不大，一一般在上部部的10-20m。。濕陷性黃土土根據(jù)上覆覆應(yīng)力的性性質(zhì)可分為為自重濕陷陷性黃土和和非自重濕濕陷性黃土土兩類，前前者是指那那些在自重重壓力下浸浸水濕陷的的黃土，這這種黃土浸浸水后對構(gòu)構(gòu)筑物危害害極大，即即使本身荷荷重不大的的構(gòu)筑物(公路、鐵鐵路和機(jī)場場跑道)受受水浸后也也會下沉；；后者是指指在土自重重壓力下浸浸水不發(fā)生生濕陷，只只有在一定定附加荷重重下浸水才才會濕陷的的黃土。我國各地黃黃土的工程程性能如下下表所示2.黃土的的滲透性老黃土中普普遍存在構(gòu)構(gòu)造節(jié)理，，如斜節(jié)理理，新黃土土中原生柱柱狀垂直節(jié)節(jié)理發(fā)育，，未曾發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有構(gòu)造性性節(jié)理。黃黃土中的節(jié)節(jié)理，對路路基邊坡的的穩(wěn)定性常常起控制作作用。對于黃土滲滲透性來說說，因其不不是顆粒的的膠結(jié)起作作用，而是是顆粒的排排列結(jié)構(gòu)起起各向異性性作用，影影響是不能能忽略的。。研究表明，，平行于垂垂直節(jié)理方方向的滲透透系數(shù)，即即垂直向滲滲透系數(shù)一一般大于水水平向滲透透系數(shù)。大大量的試驗(yàn)驗(yàn)證明，對對不同的黃黃土，垂直直方向滲透透系數(shù)可以以是水平方方向滲透系系數(shù)的1.2-2.55倍。。3.黃土的的各向同性性和各向異異性對黃土抗剪剪強(qiáng)度特性性的研究，，大多將注注意力投向向起始含水水量的影響響。通過對與垂垂直節(jié)理成成正交、平平行和45度相交進(jìn)進(jìn)行的剪切切試驗(yàn)，證證實(shí)抗剪強(qiáng)強(qiáng)度在不同同方向上并并不相同，，基本上呈呈橢圓狀。。當(dāng)剪切面面平行于垂垂直節(jié)理方方向時(shí)，抗抗剪強(qiáng)度相相對最低，，且含水量量低時(shí)受各各向異性的的影響程度度更大。而而對于黃土土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度隨著密密度與濕度度的變化規(guī)規(guī)律更加重重視。研究表明，，對Q1、、Q2黃土土，密度較較大，且變變化較小，，主要關(guān)注注黏結(jié)力c、內(nèi)摩擦擦角φ指標(biāo)標(biāo)與含水量量W的關(guān)系系；對飽和和黃土，濕濕度已達(dá)到到飽和，主主要關(guān)注黃黃土的c、、φ指標(biāo)和和密度γd的關(guān)系；；對非飽和和黃土，c、φ指標(biāo)標(biāo)與濕度和和密度的關(guān)關(guān)系須同時(shí)時(shí)關(guān)注，它它們均隨起起始含水量量的增大而而降低，隨隨初始密度度的增大而而增大，且且φ值的變變化較小，，而c值的的變化卻不不容忽視。。二、黃土分分布特點(diǎn)黃土和黃土土狀土覆蓋蓋著全球大大陸面積的的2.5％％以上。我我國是世界界上黃土分分布最廣泛泛的地區(qū)，，面積達(dá)64萬km2左右，，占國土總總面積的6.6％以以上，其中中連續(xù)分布布面積達(dá)到到44萬km2。主主要分布在在北緯30°－49°，東經(jīng)經(jīng)75°－－127°°之間的大大陸內(nèi)部干干旱和半干干旱地區(qū)。。黃土分布地地區(qū)的氣候候主要表現(xiàn)現(xiàn)為干旱及及半干旱的的大陸性氣氣候特征。。雨量明顯顯地從西北北到東南逐逐漸增加。。全年雨量量的60％％集中在7-9月，，尤其是8月占全年年的30％％左右。年年平均蒸發(fā)發(fā)量則在1000mm以上上。氣溫也也是由西北北向東南逐逐漸增加。。氣溫日變變化劇烈，，最大日溫溫差為27℃左右，，呈現(xiàn)出典典型的大陸陸性氣候特特征。黃土高原處處于蒙古高高原之南，，極地氣流流由北向南南伸展，即即出現(xiàn)強(qiáng)度度不同的寒寒潮，進(jìn)入入我國上空空之后，改改由西北向向東南移動動，冬春尤尤為頻繁。。在冷峰過過后經(jīng)常發(fā)發(fā)生強(qiáng)旋風(fēng)風(fēng)，將黃土土高原西北北部的沙漠漠或戈壁灘灘的塵埃卷卷入高空，，形成塵暴暴。我國黃土高高原所處的的三面環(huán)山山一面沙漠漠的有利地地形，典型型的大陸性性干旱氣候候條件和季季節(jié)性塵暴暴，為我國國黃土風(fēng)成成論提供了了足夠的論論據(jù)。我國西北地地區(qū)黃土區(qū)區(qū)地層最厚厚，最完整整，分布連連續(xù)，其特特點(diǎn)較典型型。黃土地貌第二節(jié)黃黃土地區(qū)路路基病害類類型與成因因一、黃土路路基病害及及其成因1、黃土陷陷穴成因2、黃土陷陷穴類型3、黃土陷陷穴的分布布規(guī)律4、黃土陷陷穴的探查查和防治1、黃土陷陷穴成因黃土地區(qū)修修筑的路基基，在雨季季時(shí)大面積積匯集的雨雨水，沿著著黃土的垂垂直節(jié)理和和大孔隙向向路基內(nèi)部部滲透、潛潛流，溶解解了黃土中中的易溶鹽鹽，破壞了了黃土結(jié)構(gòu)構(gòu)，土體不不斷崩解，，水流帶走走黃土顆粒粒，形成暗暗穴，在水水的浸泡和和沖刷作用用下，洞壁壁坍塌，逐逐漸擴(kuò)大形形成更大的的暗穴或出出露于地表表的其他形形態(tài)的陷穴穴。特別是是在地形起起伏多變、、地表徑流流容易匯集集的地方，，而土質(zhì)松松散、垂直直節(jié)理較多多的新黃土土中最易形形成陷穴。。黃土陷穴的的產(chǎn)生是黃黃土的濕陷陷性及水的的潛蝕淋溶溶作用的結(jié)結(jié)果。黃土土的濕陷性性是產(chǎn)生陷陷穴的內(nèi)在在原因，水水的潛蝕作作用是產(chǎn)生生陷穴的外外部誘因。。黃土的自身身特點(diǎn)，為為陷穴產(chǎn)生生提供了本本質(zhì)條件。。(1)濕陷陷性黃土是是一種土質(zhì)質(zhì)疏松，主主要成分為為粉土顆粒粒組成的特特殊土，其其細(xì)微顆粒粒極易遭受受潛蝕；(2)黃土土中易溶鹽鹽含量豐富富，對強(qiáng)度度起作用的的結(jié)構(gòu)狀碳碳酸鈣，在在含CO2的水或酸酸性環(huán)境中中，易受水水溶蝕，破破壞黃土的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)，使之變變得松軟，，有利于地地下水滲透透，加速了了滲流作用用和機(jī)構(gòu)潛潛蝕作用；；(3)大孔孔隙和裂隙隙發(fā)育，為為水的滲透透提供了便便利通道，，加速了機(jī)機(jī)械潛蝕。。黃土地區(qū)特特殊的水文文氣候條件件，為陷穴穴的產(chǎn)生提提供了有利利的外部條條件。該地地區(qū)雨量很很少，但較較集中，全全年暴雨多多發(fā)生在7、8、9三個(gè)月，，尤其在暴暴雨后，大大量地表水水迅速積聚聚，且有一一定的水壓壓力，水透透過黃土像像通過一個(gè)個(gè)小吸管被被吸下去，，陷穴一般般中間大，，進(jìn)口和出出口小。微地形地貌貌特征，對對陷穴產(chǎn)生生也有一定定影響。一一般陷穴多多發(fā)生在一一邊靠山，，一邊臨深深溝的地段段，有時(shí)也也發(fā)生在半半填半挖路路塹與路堤堤銜接處、、橋涵臺背背填土處或或者填土施施工接岔處處等，在地地形起伏波波折變化多多的地方，，特別是緩緩坡突然轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為陡坡地地段，也易易形成陷穴穴。另外黃黃土地區(qū)，，由于植被被不發(fā)達(dá)，，也為水的的滲透提供供了有利條條件。2．黃土陷陷穴類型(1)根據(jù)據(jù)黃土陷穴穴的成因劃劃分①由地表浸浸水形成的的陷穴；②暗流的侵侵蝕作用形形成的陷穴穴；③因動植物物和微生物物作用引起起的洞穴；；④人為的洞洞穴；(2)根據(jù)據(jù)黃土陷穴穴的形態(tài)劃劃分①碟形地；；②漏斗狀陷陷穴；③豎井狀陷陷穴；④串珠狀陷陷穴；⑤暗穴；3．黃土陷陷穴的分布布規(guī)律黃土陷穴的的分布具有有一定的規(guī)規(guī)律性。從從地貌看，，在黃土塬塬的邊緣、、河谷階地地的邊緣、、沖溝兩岸岸及河床中中都常有陷陷穴分布。。階地邊緣緣、河谷兩兩側(cè)多為坡坡積的松散散黃土，易易被沖蝕，，因而離階階地斜坡和和溝谷斜坡坡越近，陷陷穴越多。。階地高差差越大，溝溝谷越深，，由于地表表水通過階階地邊緣斜斜坡地帶和和溝谷斜坡坡地帶時(shí)下下滲越厲害害，因而陷陷穴也越深深，有的可可深達(dá)20余米。從從地層上看看，在疏松松的新黃土土層中，尤尤其是現(xiàn)代代上層濕陷陷性黃土地地層，陷穴穴越多越明明顯。地層層越早，陷陷穴發(fā)育也也越受到限限制。4．黃土陷穴穴的探查和防防治黃土陷穴的探探查：為了判斷是否否存在陷穴，，可對可疑地地段進(jìn)行錐探探。錐探時(shí)判判別陷穴的兩兩種情況：(1)在緊密密土壤中，下下錐時(shí)其土層層對錐頭的阻阻力大，因此此，用很大力力才能使錐桿桿進(jìn)入土中。。如錐頭進(jìn)入入陷穴，土層層對錐頭的阻阻力突然消失失，錐桿很快快落下，就證證明路基下部部有陷穴。(2)在疏松松的土壤中，，土層對錐桿桿的阻力很小小，此時(shí)錐探探者要精神集集中、細(xì)心錐錐探，降低進(jìn)進(jìn)錐速度，用用“高提輕落落”的方法，，緩慢下錐，，如遇到陷穴穴，土層對錐錐頭的阻力突突然消失，錐錐桿自動下落落，并在感覺覺上也有不同同，就證明路路基下部有陷陷穴。黃土陷穴的防防治：黃土陷穴的防防治采取預(yù)防防和處治相結(jié)結(jié)合的原則，，首先要查明明陷穴的位置置和導(dǎo)致其產(chǎn)產(chǎn)生的水源，，并作出定性性和定量分析析，根據(jù)具體體情況分別對對待。陷穴的預(yù)防主主要是加強(qiáng)地地表和路基排排水，改善地地表性質(zhì)，整整平坡面，消消除坑洼，減減少水的積聚聚和滲透；加加強(qiáng)植被保護(hù)護(hù)和水土保持持，加強(qiáng)路基基外雨水的截截排和路基的的防滲防漏(如采用土工工合成材料等等)；開展巡巡查，對容易易發(fā)生陷穴的的地帶定期檢檢查。黃土陷穴的處處治，主要是是根據(jù)陷穴的的大小分別采采用灌漿、開開挖回填等措措施。陷穴較較小的采用明明挖，原土夯夯填；陷穴較較大的灌泥漿漿，分兩次進(jìn)進(jìn)行，待第一一次灌滿泥漿漿干燥收縮后后再進(jìn)行第二二次灌漿塞空空。二、路堤病害害及其成因路堤常見的病病害主要有：：路堤或基底沉沉陷；土橋病害；路堤局部坍塌塌與邊坡滑動動等。1．沉陷變形形路堤的沉陷變變形有人為因因素和地基因因素。人為因素是指指路堤本身填填筑時(shí)碾壓達(dá)達(dá)不到設(shè)計(jì)的的壓實(shí)度要求求，這是路堤堤沉陷變形的的主要原因之之一。研究表表明：濕陷性性黃土壓實(shí)干干密度達(dá)到16.5kN/m3可明明顯減少路堤堤本身的沉陷陷。地基因素指由由于堤重或行行車荷載的作作用引起的固固結(jié)沉降，對對于濕陷性黃黃土浸水后則則引起濕陷變變形。為減少少路堤的沉陷陷變形，應(yīng)根根據(jù)黃土的工工程性質(zhì)以及及路堤的高度度采取相應(yīng)措措施，其中利利用土工合成成材料加筋路路堤或進(jìn)行防防滲處理，能能夠有效防止止路堤的沉陷陷或濕陷變形形。2．土橋病害害黃土橋系指跨跨越溝谷的高高填路堤，坐坐落于崾峴或或沖溝之上。。土橋改變了了原來的水文文、地質(zhì)條件件和地形地貌貌條件，加之之車輛動荷載載的作用，使使得土橋與周周圍環(huán)境處于于動態(tài)平衡之之中，一旦某某種因素失去去平衡，將會會產(chǎn)生土橋病病害。水是引引起土橋病害害的根本原因因，對土橋的的破壞作用主主要表現(xiàn)如下下:(1)地面水水對土橋坡面面的沖刷：當(dāng)土橋頂面兩兩側(cè)排水溝、、邊溝及坡面面缺少必要的的保護(hù)措施時(shí)時(shí)，每當(dāng)雨季季，土橋坡面面及頂面水只只能沿坡面漫漫流。加之土土橋填土高度度大，本身匯匯水面積大，，加劇了土橋橋坡面的沖刷刷，輕則坡面面沖溝縱橫，，重則導(dǎo)致坡坡腳水土流失失、崩塌，乃乃至路基失穩(wěn)穩(wěn)。寧夏S202線K19+700土橋橋坡面沖刷破破壞寧寧夏S202線K19+700土橋局部濕濕陷破壞(2)地面水水對土橋體的的直向溶蝕和和潛蝕;(3)洪水對對土橋的破壞壞：黃土地區(qū)區(qū)氣候干燥，，植被覆蓋率率差，降雨集集中，暴雨時(shí)時(shí)地面徑流量量大，水土流流失嚴(yán)重。(4)地下水水對橋基的水水平溶蝕、潛潛蝕以及水對對土體的凍融融作用：不同同黃土地區(qū)的的土橋病害特特征各異。土土橋中涵洞病病害率高，是是土橋最主要要的病害，因因此排水系統(tǒng)統(tǒng)對于土橋來來說是十分重重要的。土橋病害造成成路面塌陷3．路堤坍塌塌與邊坡滑動動產(chǎn)生路堤坍塌塌與邊坡滑動動的主要原因因有：路堤填填筑質(zhì)量，表表現(xiàn)為壓實(shí)度度達(dá)不到設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；邊坡坡設(shè)計(jì)不當(dāng)，，即確定的設(shè)設(shè)計(jì)邊坡形式式和坡度與實(shí)實(shí)際情況不符符；路堤地基基土軟弱，當(dāng)當(dāng)路堤高度大大于臨界值時(shí)時(shí)，造成路堤堤整體滑動；；邊溝或邊坡坡沖刷，邊溝溝水沖刷掏空空坡腳可造成成路堤坍塌與與邊坡滑動。黃土路堤邊坡坡病害急流槽周邊濕濕陷破壞三、邊坡病害害及其成因1．邊坡病害害類型公路路塹一般般位于地面表表層，開挖后后暴露于大氣氣中，受各種種自然和人為為因素影響，，路塹邊坡易易發(fā)生破壞變變形。黃土路塹邊坡坡變形破壞方方式可分為剝剝蝕(包括剝剝落和沖刷)和滑塌(包包括滑坍、崩崩坍、坡腳坍坍塌等)兩種種。(1)邊坡剝蝕蝕坡面剝蝕是黃黃土邊坡變形形的一種普通通現(xiàn)象，一般般發(fā)生在各種種黃土層中。。雖然這種邊邊坡變形不是是坡體整體變變形，但對路路塹邊溝危害害較大，會引引起其他更嚴(yán)嚴(yán)重的邊坡變變形或破壞。。路基邊坡剝蝕蝕寧夏S202線K23附附近坡面剝落落a)K23+100；b)K23+300由于坡面剝蝕蝕嚴(yán)重，路塹塹邊溝淤積，，影響了邊溝溝排水，雨水水侵蝕進(jìn)而可可能造成邊溝溝兩側(cè)黃土濕濕陷，加劇路路基破壞。ab寧夏黑－海路路坡面沖刷，，形成細(xì)溝、、洞穴和沖溝溝屬于典型的黃黃土邊坡，由由于黃土強(qiáng)度度低、節(jié)理裂裂隙發(fā)育，當(dāng)當(dāng)坡面受到?jīng)_沖刷作用時(shí)，，常引起大量量的水土流失失，使坡面被被沖刷成紋溝溝、細(xì)溝、洞洞穴，并發(fā)展展成暗溝、沖沖溝等，同時(shí)時(shí)坡體局部有有坍塌破壞現(xiàn)現(xiàn)象(2)邊坡滑滑塌黃土邊坡的破破壞方式和規(guī)規(guī)模與黃土層層的構(gòu)造特征征密切相關(guān)。。具有構(gòu)造節(jié)節(jié)理的黃土邊邊坡，常呈現(xiàn)現(xiàn)沿節(jié)理面滑滑落；具有垂垂直節(jié)理的黃黃土邊坡，其其破壞方式常常呈現(xiàn)為坍塌塌；無構(gòu)造節(jié)節(jié)理的黃土邊邊坡則主要為為滑坡破壞。。路塹邊坡滑坡坡路路基邊坡坡沖刷、崩坍坍2．邊邊坡侵侵蝕破破壞機(jī)機(jī)理黃土高高原降降雨量量不大大，但但該地地區(qū)的的侵蝕蝕強(qiáng)度度卻為為全國國之最最。由由于地地表起起伏的的存在在及地地表抗抗沖蝕蝕性的的不均均勻，，徑流流在順順坡向向下流流動的的過程程中必必然發(fā)發(fā)生匯匯集，，水深深和流流速逐逐漸增增加形形成股股流。。這個(gè)個(gè)過程程最初初以面面狀侵侵蝕為為主，，之后后發(fā)展展為細(xì)細(xì)溝侵侵蝕，，以至至于淺淺溝侵侵蝕。。在坡面面徑流流過程程中，，徑流流匯集集成股股流是是細(xì)溝溝侵蝕蝕發(fā)生生的必必要條條件。。徑流流匯集集以后后，水水深及及流速速都比比薄層層漫流流增大大若干干倍，，水流流侵蝕蝕力及及搬運(yùn)運(yùn)泥沙沙的能能力也也都成成倍增增加。。其結(jié)結(jié)果使使得地地表橫橫向不不均勻勻性進(jìn)進(jìn)一步步加大大，徑徑流流流路漸漸漸固固定，，水流流的紊紊動性性也不不斷加加劇。。隨著徑徑流過過程的的不斷斷持續(xù)續(xù)，便便會在在流路路上開開始出出現(xiàn)一一系列列的跌跌水。。跌水水出現(xiàn)現(xiàn)后，，流路路縱斷斷面上上形成成了許許多不不連續(xù)續(xù)的斷斷點(diǎn)，，每個(gè)個(gè)斷點(diǎn)點(diǎn)都是是侵蝕蝕的最最活躍躍點(diǎn)。。除了了水流流剪切切應(yīng)力力外，，重力力的影影響程程度大大大增增強(qiáng)。。土粒粒是以以塊狀狀滾落落進(jìn)入入運(yùn)動動狀態(tài)態(tài)，侵侵蝕強(qiáng)強(qiáng)度也也隨之之急劇劇增加加。這這些侵侵蝕斷斷點(diǎn)便便會成成為細(xì)細(xì)溝的的溝頭頭，在在流水水作用用下，，不斷斷發(fā)生生溯源源侵蝕蝕，細(xì)細(xì)溝也也就不不斷加加長，，直至至多處處溝頭頭貫通通，形形成完完整的的細(xì)溝溝。跌水形形成是是坡面面侵蝕蝕方式式發(fā)生生變化化的重重要分分界點(diǎn)點(diǎn)，它它標(biāo)志志著細(xì)細(xì)溝開開始形形成，，同時(shí)時(shí)也表表明在在徑流流流路路上，，侵蝕蝕方式式已由由面狀狀侵蝕蝕轉(zhuǎn)為為溝狀狀侵蝕蝕。當(dāng)已已進(jìn)進(jìn)入入急急流流狀狀態(tài)態(tài)的的坡坡面面股股流流順順坡坡流流下下時(shí)時(shí)，，徑徑流流流流路路的的寬寬度度會會有有很很大大的的變變化化，，且且在在坡坡面面不不同同的的地地方方具具有有不不同同程程度度的的寬寬窄窄變變化化。。由由于于邊邊界界條條件件的的不不規(guī)規(guī)則則性性，，邊邊壁壁狀狀況況的的改改變變會會使使水水流流的的擾擾動動產(chǎn)產(chǎn)生生一一種種波波動動現(xiàn)現(xiàn)象象，，即即急急流流沖沖擊擊波波。。水水流流出出現(xiàn)現(xiàn)沖沖擊擊波波時(shí)時(shí)，，水水面面不不僅僅沿沿縱縱向向起起伏伏變變化化，，而而且且在在橫橫斷斷面面上上的的水水深深也也發(fā)發(fā)生生局局部部壅壅高高，，水水面面上上形形成成菱菱形形波波浪浪。。由由于于急急流流具具有有很很大大的的慣慣性性，，遇遇到到邊邊壁壁擾擾動動時(shí)時(shí)，，便便會會以以很很大大的的速速度度沖沖擊擊邊邊壁壁。。而而邊邊壁壁也也對對水水流流施施加加反反力力，，迫迫使使水水流流沿沿邊邊壁壁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向，，產(chǎn)產(chǎn)生生動動量量變變化化，，造造成成水水面面的的局局部部壅壅高高。。沖沖擊擊波波產(chǎn)產(chǎn)生生后后水水深深、、流流速速的的變變化化與與水水流流的的性性質(zhì)質(zhì)及及引引起起擾擾動動的的邊邊界界條條件件有有關(guān)關(guān)。。徑流流深深度度的的局局部部增增大大，，沖沖擊擊波波的的出出現(xiàn)現(xiàn)，，使使得得徑徑流流在在沖沖擊擊波波交交匯匯的的地地方方出出現(xiàn)現(xiàn)局局部部徑徑流流深深度度劇劇增增，，其其剝剝蝕蝕分分散散土土壤壤的的剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力也也隨隨之之增增大大，，其其結(jié)結(jié)果果便便會會在在此此形形成成跌跌水水，，從從而而誘誘導(dǎo)導(dǎo)細(xì)細(xì)溝溝發(fā)發(fā)生生,最最后后形形成成沖沖溝溝或或暗暗溝溝等等，，如如下下圖圖。。因因此此，，水水流流本本身身的的流流態(tài)態(tài)變變化化及及局局部部擾擾動動是是導(dǎo)導(dǎo)致致細(xì)細(xì)溝溝溝溝頭頭形形成成的的直直接接內(nèi)內(nèi)在在的的原原因因。路基基邊邊溝溝下下蝕蝕形形成成淺淺溝溝、、切切溝溝、、暗暗洞洞、、沖沖溝溝寧寧夏夏S203線線橋橋臺臺護(hù)護(hù)坡坡體體破破壞壞3．．影影響響邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定的的因因素素影響響邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定的的因因素素主主要要有有坡坡度度、、坡坡長長、、土土壤壤硬硬度度、、植植被被狀狀況況和和護(hù)護(hù)坡坡工工程程等等。。(1)坡坡度度：：地地面面坡坡度度是是決決定定徑徑流流沖沖刷刷能能力力的的基基本本因因素素之之一一，，而而徑徑流流沖沖刷刷能能力力則則是是影影響響邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的重重要要原原因因，，徑徑流流沖沖刷刷能能力力越越強(qiáng)強(qiáng)，，對對邊邊坡坡的的破破壞壞作作用用越越大大。。坡坡度度與與徑徑流流沖沖刷刷能能力力的的關(guān)關(guān)系系為為，，在在一一定定的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，坡坡度度越越大大，，徑徑流流沖沖刷刷能能力力越越強(qiáng)強(qiáng)，，侵侵蝕蝕量量也也越越大大。。然然而而，，存存在在有有一一個(gè)個(gè)臨臨界界坡坡度度，，超超過過臨臨界界坡坡度度，，侵侵蝕蝕量量隨隨坡坡度度的的增增加加反反而而減減小小。。目目前前，，對對臨臨界界坡坡度度的的研研究究還還沒沒有有統(tǒng)統(tǒng)一一的的結(jié)結(jié)論論，，有有人人認(rèn)認(rèn)為為臨臨界界坡坡度度為為26°°-28°°，，而而有有的的研研究究認(rèn)認(rèn)為為在在40°°左左右右。。(2)坡坡長長：：已已有有資資料料證證明明，，在在相相同同降降雨雨條條件件下下，，坡坡長長越越長長，，它它的的徑徑流流量量也也越越大大。。坡坡長長越越長長，，侵侵蝕蝕量量越越大大，，邊邊坡坡越越不不穩(wěn)穩(wěn)定定；；同同時(shí)時(shí)，，坡坡長長增增加加也也加加重重了了重重力力侵侵蝕蝕。。(3)土土壤壤硬硬度度：：由由于于影影響響土土壤壤硬硬度度的的因因素素與與土土壤壤的的透透水水性性、、抗抗蝕蝕性性、、抗抗沖沖性性有有密密切切關(guān)關(guān)系系，，因因此此，，土土壤壤硬硬度度也也是是影影響響邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的重重要要因因素素之之一一。。已已有有研研究究表表明明，，土土壤壤抗抗沖沖性性隨隨土土壤壤硬硬度度的的減減小小而而減減弱弱。。土土壤壤硬硬度度的的大大小小又又決決定定了了植植物物的的生生長長情情況況，，而而植植物物對對邊邊坡坡具具有有很很強(qiáng)強(qiáng)的的保保護(hù)護(hù)作作用用。。(4)植植被被狀狀況況：：良良好好的的植植被被覆覆蓋蓋對對防防止止土土壤壤侵侵蝕蝕起起著著積積極極作作用用，，各各種種條條件件下下的的植植被被都都有有阻阻止止水水蝕蝕和和風(fēng)風(fēng)蝕蝕發(fā)發(fā)生生的的作作用用。。植植物物的的機(jī)機(jī)械械效效應(yīng)應(yīng)有有固固結(jié)結(jié)土土體體、、降降低低風(fēng)風(fēng)速速等等作作用用。。(5)護(hù)護(hù)坡工程程：護(hù)坡坡工程可可有效地地防止崩崩塌、滑滑坡等重重力侵蝕蝕，并對對減弱溝溝蝕也有有一定的的積極作作用.在黃土地地區(qū)，穿穿越溝谷谷除采用用黃土橋橋外，不不少地段段采用建建橋方案案。由于于溝壑縱縱橫、谷谷坡陡峻峻，在暴暴雨季節(jié)節(jié)，橋臺臺護(hù)坡體體往往受受到雨水水的強(qiáng)烈烈沖刷作作用。如如果路堤堤邊坡表表層土質(zhì)質(zhì)松散，，漿砌片片石護(hù)坡坡不能與與路堤緊緊密結(jié)合合，雨水水滲入往往往會引引起表層層松散黃黃土濕陷陷、漿砌砌片石局局部下沉沉，從而而出現(xiàn)護(hù)護(hù)坡面凹凹凸不平平，并多多處開裂裂。由于于橋臺基基礎(chǔ)產(chǎn)生生不均勻勻沉降變變形，往往往導(dǎo)致致局部護(hù)護(hù)坡體失失穩(wěn)滑塌塌。4．邊坡坡病害的的防治黃土地區(qū)區(qū)極易發(fā)發(fā)生邊坡坡破壞變變形，對對公路建建設(shè)危害害極大。。在所調(diào)調(diào)查的省省道202、國國道309、黑黑一海路路、預(yù)一一惠路等等都見到到了不同同程度的的路塹邊邊坡破壞壞現(xiàn)象。。對于這這些病害害，應(yīng)堅(jiān)堅(jiān)持預(yù)防防為主。。對于剝剝蝕破壞壞，一般般可以采采取工程程措施來來防護(hù)，，而對滑滑塌破壞壞必須在在邊坡設(shè)設(shè)計(jì)過程程中對邊邊坡滑塌塌穩(wěn)定性性作出正正確預(yù)測測，并采采取相應(yīng)應(yīng)的工程程措施來來控制。。第三節(jié)土土工合合成材料料防治黃黃土路基基病害的的應(yīng)用技技術(shù)一、概述述黃土地區(qū)區(qū)公路路路基病害害的主要要表現(xiàn)形形式為路路基沉陷陷或陷穴穴、路堤堤或基底底沉陷、、坡面滑滑溜、路路堤局部部滑坍或或整體滑滑坡、土土橋病害害等。黃黃土特殊殊的工程程特性導(dǎo)導(dǎo)致了黃黃土地區(qū)區(qū)公路病病害的產(chǎn)產(chǎn)生，其其中黃土土的濕陷陷性是引引起路基基破壞的的主要因因素，而而黃土濕濕陷性與與水的潛潛蝕作用用導(dǎo)致的的路基濕濕陷，對對公路危危害極大大。因此此，設(shè)置置完善的的防、排排水系統(tǒng)統(tǒng)，最大大限度地地降低地地基受水水浸濕的的可能性性是防止止黃土濕濕陷破壞壞的首選選措施，，也是最最經(jīng)濟(jì)的的技術(shù)措措施。在黃土路路基中加加入土工工合成材材料，其其目的就就是要防防水和減減載。利利用土工工合成材材料所產(chǎn)產(chǎn)生的剪剪力及拉拉力以改改變路基基的受力力狀態(tài)，，使路基基能夠均均勻承受受荷載，，減少路路基的局局部沉降降及側(cè)向向位移，，提高路路基的承承載力。。利用土工工合成材材料防治治路基病病害，不不僅要改改變其受受力狀態(tài)態(tài)，還要要解決地地表水及及地下水水的排導(dǎo)導(dǎo)、隔離離、防滲滲等，并并進(jìn)行必必要的加加固，使使路基免免受水的的侵害。。二、試驗(yàn)驗(yàn)路段土土樣的室室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)土樣選白白銀古高高速公路路輔道K13+140－K13+200試試驗(yàn)路段段，共取取6組原原狀土樣樣和3組組擾動土土樣，室室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)包括以以下內(nèi)容容。1．黃土土物理性性質(zhì)試驗(yàn)驗(yàn)(1)顆顆粒分析析試驗(yàn)，，分別對對6組原原狀土樣樣和3組組擾動土土樣進(jìn)行行了顆粒粒分析試試驗(yàn)，結(jié)結(jié)果見下下表從顆粒分分析試驗(yàn)驗(yàn)可以看看出，該該處地基基土主要要為顆粒粒小于0.25mm的的粉狀黃黃土，粉粉粒直徑徑范圍為為0.075-0.005mm；少少數(shù)土樣樣是以黏黏粒(<0.005mm)為為主的粉粉質(zhì)黏土土或以粉粉砂粒(0.25-0.075mm)為主主的粉砂砂。從黃土的的顆粒分分析結(jié)果果可知，，該區(qū)黃黃土為近近源風(fēng)積積為主，，顆粒主主要為粉粉粒，含含有較多多的粉砂砂粒。(2)物物理性質(zhì)質(zhì)試驗(yàn)分別對6組原狀狀土樣和和3組擾擾動土樣樣進(jìn)行了了土的物物理性質(zhì)質(zhì)試驗(yàn)，，結(jié)果表表明，該試驗(yàn)段粉粉狀黃土土的天然然含水量量一般在在10％％左右，，天然密密度為1.60-1.71g/cm3，干干密度為為1.45-158g/cm3，飽飽和度為為32.6％-31.9％，，天然孔孔隙比為為0.697-0.848。。說明該該段黃土土由于粉粉粒含量量較高，，并含有有少量粉粉砂粒，，導(dǎo)致黃黃土具有有較大的的干密度度和較小小的孔隙隙比，并并且具有有較好的的透氣性性和透水水性。所所以，該該處黃土土具有較較低的天天然含水水量。試驗(yàn)結(jié)果果換表明明：黃土土的液限限較低，，一般為為21.2％－－27.4％，，說明該該處黃土土由于粉粉粒含量量較高，，在較低低的含水水量時(shí)即即可產(chǎn)生生液化，，易導(dǎo)致致黃土的的濕陷和和破壞。。因此，，黃土路路基的病病害防治治應(yīng)以防防水為主主，并輔輔以其他他的工程程措施。。2．黃土土力學(xué)性性質(zhì)試驗(yàn)驗(yàn)分別對6組原狀狀土樣和和3組擾擾動土樣樣進(jìn)行了了壓縮試試驗(yàn)、擊擊實(shí)試驗(yàn)驗(yàn)、三軸軸排水固固結(jié)試驗(yàn)驗(yàn)和無側(cè)側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度試試驗(yàn)。試試驗(yàn)結(jié)果果分別如如下銀古高速速公路輔輔道K13+140-K13+200土的的壓縮性性質(zhì)試驗(yàn)驗(yàn)3．黃土土的水理理性質(zhì)試試驗(yàn)(1)滲滲透試驗(yàn)驗(yàn)室內(nèi)滲透透試驗(yàn)的的目的主主要是對對土樣的的滲透系系數(shù)進(jìn)行行分析和和測定，，其結(jié)果果見下表表。從表表中滲透透系數(shù)的的數(shù)據(jù)可可見，不不同土樣樣的滲透透系數(shù)變變化較大大。在同同一條線線路取不不同土樣樣，其滲滲透系數(shù)數(shù)的差異異可達(dá)兩兩個(gè)數(shù)量量級之大大，說明明其濕陷陷性有較較大差別別。銀古高速速公路輔輔道K13+140——K13+200滲透透試驗(yàn)圖1滲滲透流流量與與時(shí)間間關(guān)系系圖圖2縱縱向、、橫向向滲透透剖面面圖黃土的的滲透透性除除了反反映黃黃土的的透水水性能能和特特點(diǎn)之之外，，還是是研究究黃土土濕陷陷性的的重要要參數(shù)數(shù)。觀觀測結(jié)結(jié)果表表明，，在長長時(shí)間間滲透透過程程中，，黃土土的滲滲透系系數(shù)與與滲透透時(shí)間間有關(guān)關(guān)，隨隨時(shí)間間的增增加滲滲透系系數(shù)逐逐漸變變小，，最后后穩(wěn)定定在某某一數(shù)數(shù)值上上，如如下圖圖1由圖1可以以看出出，滲滲透在在時(shí)間間上的的變化化規(guī)律律是：：在滲滲透初初期，，滲透透急劇劇增加加，滲滲透系系數(shù)是是值為為3.4m/d，連連續(xù)滲滲透3-5d后后，滲滲透速速度大大大降降低，，其值值降為為不足足1.0m/d，20d后，，是值值降為為0.08m/d，，可見見，滲滲透主主要在在最初初2d完成成。圖2可可以看看出，，滲透透在垂垂直方方向上上大于于水平平方向向，向向深處處垂直直滲透透的速速度常常常數(shù)數(shù)倍或或十?dāng)?shù)數(shù)倍于于水平平方向向。當(dāng)當(dāng)滲透透時(shí)間間繼續(xù)續(xù)時(shí)，，垂直直向滲滲透深深度由由10m達(dá)達(dá)到14m，相相應(yīng)的的水平平向擴(kuò)擴(kuò)展到到4m左右右。圖1滲滲透流流量與與時(shí)間間關(guān)系系圖圖2縱縱向、、橫向向滲透透剖面面圖(2)濕陷陷試驗(yàn)驗(yàn)土樣的的濕陷陷試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果見下下表。。銀古高高速公公路輔輔道K13+140-K13+200黃土土的濕濕陷性性試驗(yàn)驗(yàn)濕陷試試驗(yàn)表表明，，只有有2-(1)和和3-(2)兩兩個(gè)土土樣濕濕陷性性較為為明顯顯，為為中等等濕陷陷性黃黃土(濕陷陷系數(shù)數(shù)為0.03-0.06之間間)，，其他他土樣樣濕陷陷性均均不明明顯。。4．黃土的的成分分分析析(1)黃黃土含含鹽量量分析析根據(jù)野野外調(diào)調(diào)查結(jié)結(jié)果，，我國國西部部地區(qū)區(qū)尤其其是寧寧夏黃黃土中中含有有大量量的白白色粉粉末狀狀鹽，，包括括易溶溶鹽、、中溶溶鹽和和難溶溶鹽三三種。。易溶溶鹽是是指Na、、K、、Mg、Ca的的氯酸酸鹽、、碳酸酸鹽和和硫酸酸鹽(NaCl，KCl，NazS04，，Na2CO。。)；；中溶溶鹽是是指石石膏(CaSO，)；難難溶鹽鹽是指指碳酸酸鈣(CaCO。)?？扇茺}鹽在黃黃土中中常以以鈣質(zhì)質(zhì)結(jié)核核的形形式出出現(xiàn)，，另外外還有有鈣質(zhì)質(zhì)膠結(jié)結(jié)層、、燕尾尾式石石膏、、白色色鹽霜霜、堿堿皮等等，主主要存存在于于老黃黃土中中，其其中的的易溶溶鹽如如NaCl、KCl等含含量愈愈高，，其濕濕陷性性一般般愈大大。在在公路路病害害調(diào)查查時(shí)，，不同同程度度地見見到了了這些些現(xiàn)象象，含含有可可溶鹽鹽是西西北黃黃土的的一個(gè)個(gè)重要要標(biāo)志志，其其變化化規(guī)律律：由由北向向南，，自西西向東東，可可溶鹽鹽含量量漸減減。中溶鹽鹽(CaS04)由由于其其結(jié)晶晶體的的特殊殊作用用，對對濕陷陷和顆顆粒結(jié)結(jié)構(gòu)的的破壞壞起加加速或或促進(jìn)進(jìn)作用用。中中溶鹽鹽含量量愈多多，則則濕陷陷性愈愈大。。難溶鹽鹽(CaCO3)在在黃土土中既既起骨骨架作作用，，又起起膠結(jié)結(jié)作用用。(2)X射射線衍衍射分分析X射線線衍射射分析析表明明，中中國各各地黃黃土的的礦物物成分分基本本一致致。但但是黃黃土中中的微微晶碳碳酸鈣鈣趨向向于自自東··而西西、自自南而而北的的增加加。無無定形形物質(zhì)質(zhì)莉相相離子子交換換容量量(CEC)有有著明明顯的的自東東而西西、自自南而而北減減少的的趨勢勢，如如表7-11所所示。。我國各各地黃黃土的的物理理化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)三、黃黃土路路堤應(yīng)應(yīng)力變變形分分析為了制制訂合合理有有效的的防治治方案案，在在路基基病害害調(diào)查查和試試驗(yàn)路路段土土樣室室內(nèi)試試驗(yàn)的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，采用用了有有限元元法對對黃土土路堤堤在加加筋和和無筋筋條件件下的的應(yīng)力力和變變形進(jìn)進(jìn)行了了數(shù)值值分析析。1．黃土路路堤應(yīng)力變變形分析用有限元計(jì)計(jì)算方法分分析土體的的應(yīng)力和變變形及水與與土骨架的的應(yīng)力耦合合關(guān)系等，，可以深入入了解黃土土路堤的應(yīng)應(yīng)力分布和和變形特點(diǎn)點(diǎn)，探討加加筋路堤數(shù)數(shù)值模型的的機(jī)理，從從而為制訂訂合理的設(shè)設(shè)計(jì)方案提提供依據(jù)。。(1)數(shù)值值模型的假假定①路堤的縱縱向是足夠夠長的，故故按平面應(yīng)應(yīng)變問題來來考慮；②填土和地地基土的本本構(gòu)關(guān)系采采用Drucker-Prager彈彈塑性模型型；③邊界條件件：右側(cè)施施加無限單單元，約束束其右端橫橫向位移，，左邊沿公公路中線約約束橫向位位移；下部部取路堤地地面線以下下4.6m，約束下下部的豎向向位移。路堤幾何尺尺寸如圖所所示。路堤幾何尺尺寸(尺寸寸單位；cm)路面結(jié)構(gòu)為為3cm的的瀝青混凝凝土面層加加18cm的水穩(wěn)層層加6如m的砂礫層層，填土與與地基之間間有50cm的灰土土墊層，兩兩者之間為為擾動填土土，墊層以以下為天然然地基土。。計(jì)算參數(shù)取取值見表計(jì)算參數(shù)取取值表網(wǎng)格的劃分分以及邊界界條件的處處理如圖7-21所所示。邊界以及網(wǎng)網(wǎng)格劃分示示意圖(尺尺寸單位：：m)(2)路路堤變形、、強(qiáng)度分析析分析路堤變變形云圖可可以看出，，豎向壓縮縮變形最大大的部位集集中在路堤堤中心靠近近地面部分分；橫向壓壓縮變形最最大的部位位是路堤的的上部，產(chǎn)產(chǎn)生橫向拉拉伸變形的的部位為坡坡腳不加格格柵時(shí)的以以下5m左左右的地方方。路堤的應(yīng)力力云圖顯示示：豎向壓壓應(yīng)力與豎豎向壓縮變變形部位一一致，集中中在路堤中中心靠近地地面部分，，豎向拉應(yīng)應(yīng)力也與坡坡腳及坡腳腳以外的路路基豎向拉拉伸或拱起起部分一致致。橫向應(yīng)應(yīng)力云圖中中，在路堤堤和地基接接觸面出現(xiàn)現(xiàn)了一個(gè)明明顯的橫向向應(yīng)力受拉拉條帶，也也就是路堤堤極易產(chǎn)生生橫向滑動動的部位。。以上圖形所所顯示的應(yīng)應(yīng)力集中的的地方也是是變形最大大的地方，，這些特殊殊的部位，，正是使路路堤首先產(chǎn)產(chǎn)生破壞的的地方。(3)加入入格柵時(shí)的的路堤變形形、強(qiáng)度分分析仍采用有限限元分析方方法進(jìn)行數(shù)數(shù)值分析，，計(jì)算模型型同不加筋筋方案。采用土工實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的的參數(shù)取值值(見表7-9)。。格柵的性性能指標(biāo)為為：彈性模模量正＝6.2892×108(Pa)，面面積A＝4.856×10-4(m2)，密度度ρ＝210(kg/m3)，縱向抗抗拉強(qiáng)度8.9(kN/m)，橫向抗抗拉強(qiáng)度5.9(kN/m)。加入土工格格柵后，與與不加前對對比分析其其路堤變形形云圖可以以看出，雖雖然變形區(qū)區(qū)域基本一一致，但變變形趨勢有有所減緩，，說明土工工材料在起起作用。加入土工格格柵后，與與不加相比比，在數(shù)值值上有變化化，特別是是橫向應(yīng)力力顯示出比比較均勻的的受壓狀態(tài)態(tài)和穩(wěn)定的的受力趨勢勢2．加筋原理普通路基都都有一定的的抗壓和抗抗剪強(qiáng)度，，而抗拉強(qiáng)強(qiáng)度卻很低低。在路基基內(nèi)鋪設(shè)適適當(dāng)?shù)募咏罱畈牧?，可可以不同程程度地改善善路基的?qiáng)強(qiáng)度和變形形狀態(tài)，土土工合成材材料在土體體內(nèi)以筋材材作為抗拉拉構(gòu)件，與與土體產(chǎn)生生相互摩擦擦，限制土土體的側(cè)向向變形，增增強(qiáng)土體的的整體性，，從而提高高土體的抗抗剪強(qiáng)度。。加筋土強(qiáng)強(qiáng)度的提高高或者說加加筋土體自自主穩(wěn)定性性的增加，，其基本原原理存在于于筋一土之之間的相互互摩阻聯(lián)結(jié)結(jié)之中。加筋路基承承受拉力后后，主要通通過兩個(gè)途途徑來改善善土體的力力學(xué)性能：：一是減少少本該由土土體承受的的剪力；另另外就是通通過增加剪剪切面上的的正應(yīng)力，，提高土體體的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度。當(dāng)土體沿潛潛在的破裂裂面發(fā)生剪剪切變形時(shí)時(shí)，土體中中出現(xiàn)了壓壓應(yīng)變和拉拉應(yīng)變。如如果將加筋筋沿拉應(yīng)變變的方向設(shè)設(shè)置，剪切切變形使加加筋受拉，，加筋就能能有效地發(fā)發(fā)揮作用。。一般來說，，加筋的層層數(shù)越多，，拉筋的強(qiáng)強(qiáng)度越高，，加筋層填填土內(nèi)摩擦擦角越大，，此時(shí)加筋筋的結(jié)構(gòu)效效應(yīng)越明顯顯。為了使加筋筋材料產(chǎn)生生拉應(yīng)力，，必須將其其布置在土土體中的拉拉伸變形區(qū)區(qū)，并且最最好沿著主主拉應(yīng)變方方向。這樣樣土體中的的拉應(yīng)力傳傳遞給鄰近近的加筋材材料，使筋筋材作為抗抗拉構(gòu)件，，而土體本本身只承受受壓應(yīng)力和和剪應(yīng)力。?；谏鲜龇址治?，在下下面的加筋筋路基試驗(yàn)驗(yàn)方案中將將重點(diǎn)利用用以下功能能。(1)擴(kuò)散散應(yīng)力；由由于加筋路路基增加了了路基的整整體剛度，，將有利于于上部荷載載的擴(kuò)擴(kuò)散并均勻勻地傳遞到到地基土層層。(2)調(diào)整整不均勻沉沉降；由于于加筋墊層層的作用，，加大壓縮縮層范圍內(nèi)內(nèi)地基的整整體剛度，，有利于調(diào)調(diào)整地基變變形。(3)增大大地基穩(wěn)定定性；由于于加筋墊層層的約束，，整體上限限制了地基基土的剪切切、側(cè)向擠擠出和隆起起·．(4)提高高路堤邊坡坡的整體穩(wěn)穩(wěn)定性；由由于筋材作作為一種抗抗拉構(gòu)件，，與土體產(chǎn)產(chǎn)生相互摩摩擦，限制制了土體的的側(cè)向變形形，保證了了路堤邊坡坡的整體穩(wěn)穩(wěn)定性。(5)減少少路基整體體的總沉降降量；抗拉拉加筋土工工材料，不不僅約束橫橫向變形，，同時(shí)能起起一種張力力膜的作用用，減少垂垂直變形，，阻斷剪切切帶的產(chǎn)生生，從而提提高加筋土土的承載力力，減少路路基土的總總沉降量。。四、現(xiàn)場試試驗(yàn)方案及及施工工藝藝為了驗(yàn)證應(yīng)應(yīng)用土工合合成材料防防治黃土地地區(qū)路基病病害的可行行性與有效效性，在室室內(nèi)試驗(yàn)和和數(shù)值分析析的基礎(chǔ)上上，本課題題選擇銀古古高速公路路輔道、中中郝高速公公路和銀古古高速公路路中的部分分路段，進(jìn)進(jìn)行了現(xiàn)場場試驗(yàn)研究究。1．土工合合成材料防防治黃土路路堤穩(wěn)定性性破壞的應(yīng)應(yīng)用技術(shù)1)試驗(yàn)方方案以銀古高速速公路輔道道K13十十150一一K13+210填填方段(填填高8.30m)為為試驗(yàn)路段段，該路段段地質(zhì)特征征：表層為為風(fēng)積黃土土(低液限限黏土)，，分布深度度0.20-8.00m，為為非自重濕濕陷性黃土土場地，總總濕陷量厶厶‘＝4.90-24.70cm，濕濕陷等級為為I(輕微微)級或II(中等等濕陷)級級。其下為為卵石，局局部缺失，，厚0.2-1.8m，下伏伏第三系泥泥巖。第三三系泥巖為為膨脹巖土土，全風(fēng)化化呈土狀，，為一般的的膨脹性軟軟巖。土工合成材材料選擇型型號為SN一286型土工格格柵，其性性能指標(biāo)為為：彈性模模量正＝6.2892X10s(Pa)，單單位面積質(zhì)質(zhì)量＝623g/m’，密度度盧＝210(kg/m3)，縱向抗抗拉強(qiáng)度8.9(kN/m)，橫向抗抗拉強(qiáng)度5.9(kN/m)，網(wǎng)孔尺尺寸為28mmX28mm。。根據(jù)黃土的的物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)及黃黃土路堤的的應(yīng)力與變變形分析計(jì)計(jì)算，確定定防治路堤堤的沉陷和和滑坍的加加筋設(shè)計(jì)方方案如下：：對于填方路路段，邊坡坡i＝1；；1.5，，在路堤基基底以上2m范圍內(nèi)內(nèi)，距路堤堤邊坡外緣緣5-10cm，路路堤的兩端端鋪設(shè)寬為為4.5m的土工格格柵，層間間距為50cm，可可以起到固固結(jié)邊坡，，增加邊坡坡穩(wěn)定性的的作用。為為增加路基基的承載能能力，隔層層全斷面鋪鋪設(shè)土工格格柵，并在在基底鋪設(shè)設(shè)50cm的三七灰灰土穩(wěn)定層層。為保證證路堤壓實(shí)實(shí)度，路堤堤施工寬度度加寬20-30cm。土工工格柵橫向向鋪設(shè)，搭搭接30-50cm。鋪完之之后，應(yīng)盡盡快填土隱隱蔽，防止止車壓日曬曬。鋪設(shè)方方案如下圖圖2)施工(1)土工工格柵的鋪鋪設(shè)①先用剪刀刀將土工格格柵按設(shè)計(jì)計(jì)尺寸裁剪剪好，整齊齊堆放。②將碾壓密密實(shí)的填土土表面整平平，清除表表面堅(jiān)硬凸凸出物。③土工格柵柵外緣距路路堤邊坡外外緣要保持持5-10cm，以以防止刷坡坡后，土工工格柵外露露老化。④測設(shè)路基基邊線樁位位，掛上線線繩，用白白灰灑出土土工格柵外外側(cè)線。⑤將裁剪好好的土工格格柵逐一密密貼擺放在在填土面上上，并將土土工格柵強(qiáng)強(qiáng)度高的方方向垂直于于線路軸線線方向。⑥將土工格格柵拉緊展展開，將相相鄰的各幅幅土工格柵柵用鐵絲綁綁扎搭接起起來，每隔隔10cm一個(gè)綁扎扎點(diǎn)，搭接接長度不小小于10cm，采用用U形鐵絲絲卡將土工工格柵固定定于土層表表面，U形形卡間相距距50cm，梅花形形布置。土土工格柵鋪鋪設(shè)現(xiàn)場如如圖土工格柵鋪鋪設(shè)現(xiàn)場(2)黃土土路堤的填填筑①對黃土路路堤的填筑筑，應(yīng)先做做試驗(yàn)段，，確定碾壓壓厚度、壓壓實(shí)遍數(shù)和和松鋪系數(shù)數(shù)等參數(shù)后后，再全面面展開施工工。②黃土路堤堤的填筑，，主要是通通過自卸汽汽車運(yùn)土，，推土機(jī)初初平，平地地機(jī)精平，，壓路機(jī)分分層碾壓來來完成。③自卸汽車車卸土?xí)r，，盡量不要要碾壓土工工格柵，汽汽車后輪距距土工格柵柵邊緣0.2-0.4m，車車內(nèi)土方卸卸落時(shí)，正正落于土工工格柵的中中心部位而而后向周圍圍散開，恰恰好埋住整整個(gè)土工格格柵。這樣樣汽車既不不會直接碾碾壓到土工工格柵上，，造成破壞壞，同時(shí)，，土工格柵柵也不會發(fā)發(fā)生移動，，確保位置置準(zhǔn)確。④當(dāng)當(dāng)兩兩側(cè)側(cè)土土工工格格柵柵鋪鋪完完后后，，汽汽車車在在中中間間路路面面剩剩余余的的寬寬度度內(nèi)內(nèi)無無法法調(diào)調(diào)頭頭時(shí)時(shí)，，只只能能先先單單側(cè)側(cè)鋪鋪設(shè)設(shè)土土工工格格柵柵，，待待其其上上填填土土推推平平碾碾壓壓后后，，汽汽車車就就可可以以在在這這一一側(cè)側(cè)行行走走、、調(diào)調(diào)頭頭，，隨隨后后鋪鋪設(shè)設(shè)另另一一側(cè)側(cè)土土工工格格柵柵。。⑤為為保保證證壓壓實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)量量，，路路堤堤每每側(cè)側(cè)加加寬寬20-30cm，，并并對對每每層層土土邊邊緣緣采采取取壓壓路路機(jī)機(jī)沿沿路路中中心心線線成成45’’角角的的方方向向夯夯壓壓，，這這樣樣既既可可保保證證施施工工機(jī)機(jī)械械的的安安全全，，又又可可保保證證路路堤堤邊邊緣緣的的壓壓實(shí)實(shí)度度。。2．．土工工合合成成材材料料防防治治低低填填淺淺挖挖段段路路基基沉沉陷陷和和陷陷穴穴的的應(yīng)應(yīng)用用技技術(shù)術(shù)降低低路路基基的的填填土土高高度度，，不不僅僅可可以以獲獲得得明明顯顯的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益，，而而且且可可以以避避免免由由于于黃黃土土而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的一一切切不不良良效效果果，，對對于于低低等等級級公公路路，，更更具具有有現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)意意義義。。在在路路堤堤底底部部加加鋪鋪復(fù)復(fù)合合土土工工膜膜布布，，不不僅僅可可以以阻阻止止地地面面水水向向路路基基底底部部的的下下滲滲，，即即起起到到隔隔水水防防滲滲的的作作用用，，還還可可以以保保證證原原狀狀土土不不被被擾擾動動，，強(qiáng)強(qiáng)度度不不會會降降低低，，并并可可減減少少沉沉降降量量，，均均化化地地基基應(yīng)應(yīng)力力。。土土工工布布的的加加筋筋抗抗拉拉作作用用，，可可使使上上部部填填土土荷荷載載對對地地基基造造成成的的附附加加應(yīng)應(yīng)力力傳傳遞遞深深度度減減少少，，減減少少地地基基壓壓縮縮層層影影響響深深度度。。如如果果結(jié)結(jié)合合三三七七灰灰土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，既既可可增增加加地地基基的的承承載載能能力力，，又又可可防防止止地地表表水水的的下下滲滲，，從從而而有有效效地地避避免免沉沉陷陷和和陷陷穴穴的的發(fā)發(fā)生生。。(1)試試驗(yàn)驗(yàn)方方案案試驗(yàn)驗(yàn)路路段段為為銀銀古古高高速速公公路路輔輔道道K12+190-K12+290段段，，填填土土高高度度0.30m，，為為低低填填方方路路段段。。試試驗(yàn)驗(yàn)段段地地質(zhì)質(zhì)特特征征：：表表層層為為濕濕陷陷等等級級為為ⅡⅡ級級的的風(fēng)風(fēng)積積黃黃土土(低低液液限限黏黏土土)，，分分布布深深度度0.20-8.00m，，為為非非自自重重濕濕陷陷性性黃黃土土場場地地。。土工合成材料料選擇長絲復(fù)復(fù)合土工膜(二布一膜)，其物理力力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)見表長絲復(fù)合土工工膜物理力學(xué)學(xué)性能指標(biāo)表表(2)施工工工藝①基底處理：：當(dāng)填方高度度較小，邊坡坡i＝1：1.5時(shí)，在在進(jìn)行基底處處理前，先對對基底進(jìn)行夯夯實(shí)，提高地地基的承載力力。②鋪土工膜：：在鋪設(shè)土工工膜之前，下下層填料或墊墊層應(yīng)平整、、密實(shí)，對表表面碎石、塊塊石等堅(jiān)硬凸凸出物進(jìn)行嚴(yán)嚴(yán)格清理，防防止其對土工工膜造成直接接破壞，影響響土工膜的性性能，而起不不到防滲的作作用。如路基基地下水位較較高或有積水水可能，應(yīng)考考慮橫向排水水層的設(shè)置。。鋪設(shè)復(fù)合土工工膜時(shí)，可采采用機(jī)械或人人工鋪設(shè)。為控制防滲效效果，土工膜膜的橫向搭接接長度取30cm。土工工膜沿線路縱縱向兩幅的搭搭接長度不小小于0.5m，并保證接接頭處不滲漏漏。施工時(shí)，嚴(yán)格格按照《公路路土工合成材材料應(yīng)用技術(shù)術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)進(jìn)行。。土工膜鋪設(shè)現(xiàn)現(xiàn)場(3)工后效效果檢驗(yàn)該段路基于2003年9月初鋪筑完完畢，已經(jīng)過過半年多時(shí)間間，并經(jīng)歷了了秋雨的浸蝕蝕和凍融變化化，在春融最最不利季節(jié)，，對路況進(jìn)行行了強(qiáng)度測定定，結(jié)果如表表從路面彎沉測測定結(jié)果看，，路面整體強(qiáng)強(qiáng)度未見異常常，強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)定性能良好好。但在雨水水的浸蝕下，，肯定會有不不同變化。3．土工合成成材料防治填填方段黃土路路基沉陷和陷陷穴的應(yīng)用技技術(shù)1)試驗(yàn)方案案(1)方案一一銀古高速公路路輔道K13+150-K13+210段，填填方高度8.3m。地質(zhì)質(zhì)特征：表層層為風(fēng)積黃土土(低液限黏黏土)，分布布深度0.20-8.00m，為非非自重濕陷性性黃土場地，，總濕陷量厶厶J＝4.90-24.70cm，，濕陷等級為為I(輕微)級或Ⅱ(中中等濕陷)級級。其下為卵卵石，局部缺缺失，厚0.2-1.8m，下伏第第三系泥巖。?？紤]路堤橫向向排水，雖設(shè)設(shè)有涵洞，但但在路堤兩側(cè)側(cè)仍有聚水可可能，以灰土土換填和防水水土工膜相結(jié)結(jié)合的方法進(jìn)進(jìn)行處理。為為阻止地表水水下滲以增加加地基承載力力，對原基底底進(jìn)行夯實(shí)后后，填筑50cm三七灰灰土，并在路路基兩側(cè)修筑筑灰土隔水墻墻，在隔水墻墻內(nèi)側(cè)鋪設(shè)防防水土工膜，，并深入基底底150cm。基底處理理及土工膜鋪鋪設(shè)方案見下下圖（尺寸寸單位cm））(2)方案二二中郝高速公路路興仁段K295+000一K295+870為填方路段段，填方高度度3.5m。。地質(zhì)特征：：0-5m為為較強(qiáng)烈濕陷陷性黃土，5-10m屬屬輕微濕陷性性黃土，10m以下為不不濕陷黃土。。0-10m均為非自重重濕陷性黃土土。黃土呈灰灰黃色，局部部夾細(xì)砂，強(qiáng)強(qiáng)度較低。該段地勢低洼洼，在路基填填筑完成后，，由于突降暴暴雨，排水不不暢，路基黃黃土受到積水水的浸泡，導(dǎo)導(dǎo)致黃土發(fā)生生顯著濕陷下下沉，引起路路基左側(cè)沿縱縱向開裂，最最寬處達(dá)40cm。鑒于于此，在路基基左側(cè)(迎水水面)和右側(cè)側(cè)分別布置寬寬8m、4m的護(hù)坡道，，并在左側(cè)護(hù)護(hù)坡道下50cm處鋪設(shè)設(shè)防水土工膜膜，土工膜伸伸入地表以下下1.5m，，如圖所示。。該方案經(jīng)專專家論證已被被采納。2)施工工藝藝(1)方案一一：①在對基底進(jìn)進(jìn)行處理前，，先對基底進(jìn)進(jìn)行夯實(shí)，提提高地基的承承載力，壓實(shí)實(shí)度不低于93％。②在對基底夯夯實(shí)后，即可可進(jìn)行三七灰灰土換填。當(dāng)當(dāng)換填高度為為100cm時(shí)，按壓實(shí)實(shí)厚度為25cm，分四四層進(jìn)行碾壓壓，壓實(shí)度不不低于95％％。③在路基排水水上游一側(cè)，，距路基坡角角100cm的公路用地地范圍內(nèi)，沿沿路線縱向設(shè)設(shè)置50X150cm的的三七灰土擋擋水墻。④鋪土工布。。參照低填淺淺挖段土工膜膜的鋪設(shè)方法法，并嚴(yán)格按按照《公路土土工合成材料料應(yīng)用技術(shù)規(guī)規(guī)范》(JTJ/T019-98)進(jìn)行。(2)方案二二：①在鋪設(shè)土工工膜之前，應(yīng)應(yīng)整平坡面和和護(hù)坡道。下下層填料或墊墊層應(yīng)平整、、密實(shí)，對表表面碎石、塊塊石等堅(jiān)硬凸凸出物進(jìn)行嚴(yán)嚴(yán)格清理，防防止其對土工工膜造成直接接破壞，影響響土工膜的性性能而起不到到防滲的作用用。②鋪設(shè)復(fù)合土土工膜時(shí)，可可采用機(jī)械或或人工鋪設(shè)。。鋪設(shè)前，先先將一端用固固定器固定，，然后用機(jī)械械或人力拉緊緊，拉力應(yīng)適適當(dāng)。鋪設(shè)時(shí)時(shí)不允許出現(xiàn)現(xiàn)卷曲、扭結(jié)結(jié)和褶皺現(xiàn)象象，最后用固固定器固定另另一端。固定定器一般采用用固定釘和固固定鐵皮。③為保證防滲滲效果，土工工膜的搭接長長度取20一一30cm。。在坡面上鋪鋪設(shè)時(shí)，宜白白下而上鋪設(shè)設(shè)并就地聯(lián)結(jié)結(jié)。土工膜應(yīng)應(yīng)緊貼被保護(hù)護(hù)層，