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公路監(jiān)理工程師《道路與橋梁》考點(diǎn)：多年凍土
多年凍土，是指持續(xù)多年凍結(jié)的土石層�？煞譃樯舷聝蓪�:上層每年夏季融化，冬季凍結(jié)，稱活動(dòng)層，又稱冰融層;下層常年處在凍結(jié)狀態(tài)，稱永凍層或多年凍層。
1、什么是多年凍土?
溫度小于和等于0℃，且含有冰的土(石)，稱為凍土。在天然條件下，地面以下的凍土保持三年或三年以上者，稱多年凍土。
2、多年凍土的分類
1)按其狀態(tài)分為：
①堅(jiān)硬凍土，土粒被冰牢固膠結(jié)，在荷載作用下，具有一定的脆性和不可壓縮性。砂土和粘土的溫度低于一定數(shù)值時(shí)，便成堅(jiān)硬凍土。
②塑性凍土，土粒被冰膠結(jié)，含有一定的未凍水，在荷載作用下可以壓縮，其溫度比堅(jiān)硬凍土高。
�、鬯缮鐾粒林泻亢苌�，沒有被冰膠結(jié)的砂土和大快碎石土均屬此類。當(dāng)凍土融化時(shí)，其力學(xué)性質(zhì)基本上不會(huì)發(fā)生變化，也不會(huì)出現(xiàn)沉陷。
2)按其總含水量和融沉等級(jí)分為：
①少冰凍土，總含水量小于10%~14%，融沉等級(jí)為“不融沉”。
②多冰凍土，總含水量10%~21%，融沉等級(jí)為“弱融沉”。
�、鄹槐鶅鐾�，總含水量16%~28%，融層等級(jí)為“融層”。
④飽冰凍土，總含水量25%~45%，融沉等級(jí)為“強(qiáng)融層”。
⑤含土冰層，總含水量大于45%，融層等級(jí)為“強(qiáng)融陷”。
3、多年凍土地區(qū)的兩種公路病害
1)凍脹：在有凍脹性土的路段，當(dāng)有水分供給時(shí)，在冬季負(fù)氣溫作用下，水分連續(xù)向上聚流，在路基上部形成冰夾層、冰透鏡體，導(dǎo)致路面不均勻隆起，使柔性路面開裂，剛性路面錯(cuò)逢或折斷的現(xiàn)象稱凍脹。
凍脹性分類：通常是在土質(zhì)分類的基礎(chǔ)上，按土的凍脹性強(qiáng)弱劃分為三類或四類，分別為：輕凍脹、凍脹、重凍脹、特重凍脹。
2)翻漿：在有凍脹性土的路段，當(dāng)冬季負(fù)氣溫時(shí)，水分連續(xù)向上聚流、凍結(jié)成冰，導(dǎo)致春融期間，土基含水過多，強(qiáng)度急劇降低，在行車作用下路面發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象稱翻漿。
翻漿分類，根據(jù)導(dǎo)致翻漿的水分來源分為五類，分別為地下水類、地面水類、土體水類、氣態(tài)水類、混合水類。根據(jù)翻漿高峰時(shí)期路面變形破壞程度，將翻漿路段分為三級(jí)，分別為輕型、中型、重型。
4、影響凍脹與翻漿的因素
公路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結(jié)果。土質(zhì)、水、溫度與路面是影響凍脹的四個(gè)主要因素，翻漿除這四個(gè)因素影響外，還受行車荷載因素的影響。在上述諸因素中，土質(zhì)、溫度和水是形成凍脹和翻漿的三個(gè)基本條件。
1)土質(zhì)
粉性土具有最強(qiáng)的凍脹性，最容易形成翻漿。這種土的毛細(xì)水上升較高祈且快，在負(fù)溫度作用下水分易于遷移，如水源供給充足可形成特別嚴(yán)重的凍脹，在春融時(shí)承載能力急劇下降易于形成翻漿。粘性土的毛細(xì)水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴(yán)重的凍脹和翻漿。粉性土和粘性土含有較多的腐植質(zhì)和易溶鹽時(shí)，則更易形成凍脹和翻漿。粗粒土在一般情況下不易引起凍脹和翻漿，因其毛細(xì)水上升高度小、聚冰少，且在飽水情況下也能保持一定的強(qiáng)度;但當(dāng)粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后，凍脹性明顯增加，也能形成凍脹和翻漿。
2)水
凍脹與翻漿的過程，實(shí)質(zhì)上就是水在路基中遷移，相變的過程。路基附近的地表積水及淺的地下水，能提供充足的水源，是形成凍脹和翻漿的重要條件。秋雨及灌溉會(huì)使路基的含水量增加，使地下水位升高，從而促成凍脹與翻漿的形成。
3)溫度
沒有一定的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)(冬季各月每日負(fù)氣溫的總和)是難以形成凍脹和翻漿的，沒有更大的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)是難以形成嚴(yán)重凍脹和翻漿的。而在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下，凍結(jié)速度和負(fù)溫作用的特點(diǎn)對凍脹和翻漿的形成有很大影響。例如，在初冬時(shí)氣溫較高或冷暖交替變化，溫度在0℃~3℃~-5℃之間停留時(shí)間較長，凍結(jié)線長時(shí)間停留在土基上部，就會(huì)使大量水分聚流到距地面很近的地方，形成嚴(yán)重的凍脹和翻漿。反之，冬季一開始就很冷，凍結(jié)線下降很快，水分來不及向上遷移，土基上部聚冰少，那么凍脹和翻漿就較輕或不出現(xiàn)。另外，春融期間的氣溫變化及化凍速度對翻漿也有影響。如春季開始化凍時(shí)，天氣聚暖，土基急劇融化，則會(huì)加重翻漿。如春融期間冷暖交替并伴有雨、雪，也會(huì)使翻漿加重。
4)路面
凍脹與翻漿都是通過路面變形破壞而表現(xiàn)出來的。因此，凍脹與翻漿和路面是密切相關(guān)的。路面類型對凍脹與翻漿有影響。如在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后，由于瀝青路面透氣性較差，路基中的水分不能通暢地從表面蒸發(fā)，可能導(dǎo)致聚冰增加，凍脹量增大，以致出現(xiàn)翻漿。路面厚度對凍脹與翻漿也有影響，路面厚度大時(shí)可減輕凍脹，可減輕或避免翻漿。
5)行車荷載
公路翻漿是通過行車荷載的作用最后形成和暴露出來的。雖然路基有聚水、有凍脹，春融時(shí)含水過多，但無行車荷載作用，是不可能產(chǎn)生翻漿的。當(dāng)其它條件相同時(shí)，在翻漿季節(jié)，交通量愈大，車輛愈重，則翻漿也會(huì)愈多、愈嚴(yán)重。
5、防治凍脹與翻漿的工程措施
1)做好路基排水
良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，減少凍結(jié)過程中水分聚流的來源。
路基范圍內(nèi)的地面水、地下水都應(yīng)通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應(yīng)重視排水溝渠的設(shè)計(jì)，注意溝渠排水縱坡和出水口的設(shè)計(jì)，在一個(gè)路段內(nèi)重視排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使排水溝渠與橋涵組成一個(gè)完整的通暢的排水系統(tǒng)。
為降低路基附近的地下水位，可采用截水滲溝。
2)提高路基填土高度
提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經(jīng)濟(jì)的常用措施。同時(shí)也是保證路基、路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減薄路面，降低造價(jià)的重要途徑。
提高路基填土高度，增大了路基邊緣至地下水或地面水位間的距離，從而減小了凍結(jié)過程中水向路基上部遷移的數(shù)量，使凍脹減弱，使翻漿的程度和可能性變小。
路線通過農(nóng)田地區(qū)，為了少占農(nóng)田，應(yīng)與路面設(shè)計(jì)綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區(qū)內(nèi)粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩(wěn)定性。要和其他措施，如砂墊層、石灰土基層等配合使用。
3)設(shè)置隔離層
隔離層設(shè)在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進(jìn)入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿的作用。
4)換土
采用水穩(wěn)定好，冰凍穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高的粗顆粒土換填路基上部，可以提高土基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
5)注意路槽排水
在凍脹與翻漿嚴(yán)重地段，應(yīng)注意做好路槽排水，通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施。
6)加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)
在凍脹和翻漿地段，常使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩(wěn)定砂礫等半剛性結(jié)構(gòu)層，以加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)。
7)加設(shè)防凍層
在中、重季節(jié)凍結(jié)區(qū)和多年凍土區(qū)的高級(jí)、次高級(jí)路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍結(jié)，路面總厚度不應(yīng)小于表3.2.5的規(guī)定。
8)鋪設(shè)隔溫層
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