黄土地区公路路基病害与防治的研究

分类号:TU44410710-2012521098专业硕士学位论文黄土地区公路路基病害与防治的研究薛鹏导师姓名职称张增平副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别工学及领域名称交通运输工程论文提交日期2015年4月15日论文答辩日期2015年6月11日学位授予单位长安大学 AresearchonRoadbedDisease&PreventioninLoessRegionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuePengSupervisor：AssociateProf.ZhangZengpingChang’anUniversity，Xi’an，China 论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定） 摘要摘要黄土在我国的分布范围很广，而西北部地区是黄土最完整、特征最明显的区域之一。湿陷性黄土由于它本身的特殊性质导致西北部黄土地区的公路非常容易发生相关的病害。本文在对黄土的工程特性以及它的相关工程影响因素进行分析的基础上总结提出了湿陷性黄土的处置理论基础。在此基础上结合黄土地区公路的病害调查数据，分析总结了病害产生的缘由以及病害产生的条件，并提出了黄土地区公路路基病害的防治措施，具体包括路基防护与支挡工程防护措施、路基边坡设计与防护措施、路基防排水设施。本文通过对黄土地区公路路基的各种病害处置措施进行分析，结合多种施工方法在实际高速公路中的应用调查成果，提出了黄土地区公路路基在病害防治中的措施，以及相关的处置对策，使我国黄土地区公路路基病害研究更加的完善。关键词:黄土地区；路基；病害；路基；处治I 长安大学硕士学位论文AbstractThereisawiderangeofloessinourcountry,andnorthwestregionisthemostcompletelypreservedwithmostclearloessfeaturedareaforloess.Roaddiseasesareverycommonduetothespecialcharacteristicsofloessinnorthwestregion.ThispaperproposesthetheoryofcollapsibleloessTreatmentsfollowinganalyzingloessengineeringcharacteristicsandrelevantengineeringimpactionfactors.Thecausesofthediseasesandconditionsofthediseasesaresummarized,combiningroaddiseasesurveydatainloessregion,andpreventionmeasurementsfortheroadbasediseasesinLoessRegionareproposed:Sub-graderetainingwallprotectionandengineeringprotectionmeasures,Sub-gradeslopedesignandprotectivemeasures,androadbasedrainageandwaterprooffacilities.ThispaperanalyzesvariousroadbasediseasestreatmentmeasurementsinLoessRegion,andproposestreatmentmeasurementsforpreventingroadbasediseaseinLoessRegionbycombiningsurveyresultsofapplicationofvariousconstructionmethodsinrealhighways,andalsocompletestheresearchonroadbasediseasebyproposingrelevanttreatmentmeasurements.Keywords:Loess：Roadbase;Disease;Treatment.II 目录目录摘要................................................................................................................................IAbstract..............................................................................................................................II第一章绪论..........................................................................................................................11.1问题的提出及研究意义.........................................................................................11.2国内外研究现状......................................................................................................11.3本文主要研究内容..................................................................................................31.4本章小结..................................................................................................................4第二章黄土的工程特性研究..............................................................................................52.1概述..........................................................................................................................52.2黄土的结构特性......................................................................................................52.2.1黄土的化学及物理特性....................................................................................52.2.2黄土的水理特性................................................................................................62.3黄土的湿陷性..........................................................................................................72.3.1黄土的湿陷变形特性分析................................................................................72.3.2黄土的湿陷特征................................................................................................82.4黄土陷穴..................................................................................................................92.5本章小结................................................................................................................10第三章黄土地区公路路基病害调查与分析..................................................................113.1路基边坡病害调查及分析....................................................................................113.1.1黄土边坡的破坏类型......................................................................................113.1.2黄土边坡稳定性的影响因素分析..................................................................143.2路基防护与支挡工程病害调查及分析................................................................163.2.1路基防护与支挡工程病害调查......................................................................163.2.2病害成因分析..................................................................................................173.3路基地基病害调查及分析....................................................................................183.3.1路床病害及分析..............................................................................................183.3.2半填半挖路基病害调查与分析......................................................................193.4本章小结................................................................................................................23第四章黄土地区路基边坡设计与防护研究..................................................................244.1路基边坡设计........................................................................................................244.1.1坡形、坡率、坡高调查..................................................................................244.1.2坡形、坡率、坡高与稳定性之间的关系......................................................24III 长安大学硕士学位论文4.1.3路基合理断面形式..........................................................................................254.2边坡防护常用措施................................................................................................284.2.1黄土路基基本防护措施..................................................................................284.2.2黄土路基综合防护措施..................................................................................304.3路基支挡常用措施................................................................................................324.4本章小结................................................................................................................33第五章黄土地区路基地基处治措施研究......................................................................345.1换填法处治措施....................................................................................................345.1.1换填法原理及性能特点..................................................................................345.1.2换填法试验结果及分析..................................................................................355.2冲击压实法处治措施研究....................................................................................365.2.1冲击压实的原理及性能特点..........................................................................365.2.2冲击压实法相关实验分析..............................................................................375.3强夯法处治措施研究............................................................................................405.3.1强夯法原理及使用范围..................................................................................405.3.2强夯法相关实验分析......................................................................................415.4土工隔栅加筋处治措施研究................................................................................425.4.1土工格栅加筋概述..........................................................................................435.4.2土工格栅加筋效果分析..................................................................................435.5本章小结................................................................................................................43第六章黄土地区路基防排水设施研究............................................................................446.1忻保高速公路排水系统调查................................................................................446.2病害调查数据分析................................................................................................466.3防治对策................................................................................................................476.4本章小结................................................................................................................47结论......................................................................................................................................48参考文献..............................................................................................................................50致谢...............................................................................................................................53IV 第一章绪论第一章绪论1.1问题的提出及研究意义公路交通建设对促进经济快速增长有至关重要的作用，尤其近几年来在国家大力支持下，发展迅猛，交通部综合规划司司长孙国庆表示，截止目前我国公路建设里程已经达到包括高速公路10.8万公里在内的45万公里，其中，农村公路总里程达到390万公里，二级及以上公路里程达到65万公里，也就是说90%以上的20万以上城镇人口城市、中国大部门省市的农村地区都实现了通达便利交通出行，形成覆盖面广、道路状况优良的公路网络。但总体而言，一方面东西部发展存在不均衡现象且差距在不断增加，东部公路密度远高于西部，从八十年代的4倍相差到九十年代末己经扩大至5倍，另一方面，西部公路交通的落后建设已经无法满足经济大开发的发展需求，成为重要的制约因素。随着国家西部大开发各项工作的不断推进和深入，路况差、行车速度、抗灾能力弱、服务水平低等落后的交通状况被作为重点改善工作受到重视，国家投资力度不断加大，对西部基础道路建设面临的问题进行积极勘测和技术攻关。其中，黄土是影响西部地区建设的最大难题。我国西部地区大面积分布着黄土及软弱土层、膨胀土、盐渍土等特殊土质。其中，黄土是一种黄红色、含钙质的粘质土，具有多孔隙、粉粒状、天然含水量[1]小、同时具有渗透性、湿陷性、易崩解强等特性。这种特性使建成公路在在恶劣自然天气下，尤其受到雨水侵蚀时极易发生水毁等各种严重病害，破坏公路设施，直接或间接造成巨大经济损失，同时也严重制约当地的经济开发及建设。针对这种黄土地区公路建设特点，首先要对黄土及其工程特性有充分了解，分析公路病害的导致原因，经过深入研究和不断尝试，实现技术上的新举措：即采用换填、冲击压实、强夯等方法对路堑地基进行处理、采用土工格栅加筋技术加固填挖结合部，将公路路基荷载的压力均匀扩散在较大面积范围，从而有效避免不均匀沉降和侧向位移等公路病害的发生。这些技术已经广泛运用在我国近年来开工或拟建的，同样地处黄土土质的山西、陕西、甘肃、青海等省高等级公路建设中，从而能够促进西部地区公路建设技术的发展。1.2国内外研究现状研究黄土的性能等对国家基础设施建设有重要意义，然而之前人们对它的认识极1 长安大学硕士学位论文少，直到20世纪30年才开始对其进行探索和研究。我国自建国以来也在对自然历史产物的湿陷性黄土研究上获得了诸多研究成果。随着我国50到60年代在铁路、水电、冶金、机械、建工和地质等系统方面基本建设的大力发展，对西部公路建设关键影响因素之一的黄土的研究初显成效，并于1996年，首次颁发了《湿陷性黄土地区建筑规范》，对黄土的时代成因、基本性质及变形强度、黄土湿陷性的变形特性、湿陷类型及评价标准等系统性地提出了我国自己评价理论和实践方法，并将研究成果开始实际运用于湿陷性黄土地区的工程勘察、设计、施工和[2]使用、维护等工作中。60到70年代，特别是1973～1976年期间，我国广大生产和科研单位工作者对湿陷性黄土在上述基本特性类型等研究的基础上进一步深入，通过大量调查研究和科学试验的开展以及资料的收集和整理等，取得了显著效果，并将理论研究与实践工作密切结合起来，解决了很多工程难题。此阶段，研究重点在黄上湿陷类型的划分、湿陷起始压力的判定、黄土地基承载力与变形和处理方法上，如夯实、挤密及不同类型的桩箱基础的研究与实践等。到80到90年代，研究工作进一步深入，重点对黄土的微结构问题进行发掘，取得创新性科研成果。主要集中在以下几个方面：一、阐明黄土的微结构特征以及其结构强度与湿陷性本质；二、黄土的工程地质性质受影响因素：包括黄土的骨架颗粒成分、排列方式、形态、孔隙特征、胶结物种类以及胶结程度等；三、黄土在不同作用下的应力应变关系（分静、动载荷作用）和本构模型在不同条件下的特性变化（湿度、密度条件下的振陷与动强度特性）等。此外，近期在研究非饱和土力学特性的理论及吸力测试技术、湿度变化对黄土湿陷性结构强度的影响、湿陷性黄土地基处理新技术上又取得了[3]新的突破性研究成果。综合多年研究实践磨合运作，诸多工作人员和专家分析了黄土地区边坡坡度设计、边坡断面设计中的基本规范，并且针对相应的设计内容提出了相应的设计方法，能够充分考虑影响路基质量的各项因素，具体包括：①刚性极限平衡法、毕肖普法、楔体分析法以及瑞典条分法；②强塑性理论计算法，其中最为常见的就是塑性极限平衡分析法；③可靠度分析方法；④裂隙圆弧法：针对黄土路堑边坡稳定性；⑤数值模拟和物理模拟[4]方法：以有限元为核心；⑥稳定性图表法。虽然黄土在理论上已经有了较为系统的的分析方法，然而，在黄土地区路基边坡的稳定性中存在包括：力学模型、参数取值差异性的主要影响因素，因此必须与工程地质2 第一章绪论比拟法相结合，并进行综合性分析。另一方面，要得到合理的断面形式，也必须把设计的稳定性、经济性及各项工程防护措施相结合，统筹考虑多方面信息再做出结论。科学探究的道路是无止境的，尽管多年来，国内外在对黄土的研究上取得的显著成绩和价值意义都相当可观，以我国为例，设计院、交通厅、水利、建筑及铁路部门等许多研究人员和工程技术人员都进行了大量课题性质或结合道路实践进行的研究工作，在不同方面为黄土地区道路交通建设提供了重要参考价值：刘祖典（1997）在研究中主要针对湿陷性黄土工程性能进行了详细阐述。同时，还有诸多项目和课题对此进行了相关分析，如陈薇等人（1995）按照实际情况开展了城市道路湿软土基稳定性及压实度控制研究，伍石生等人（1997）借助实验室理论和实践研究，说明了压实黄土路基的渗水[5]特性。这些研究在当时对于公路施工技术有着重要的指导意义，然而，在我国公路建设提出新的要求背景下，施工环境也呈现更加多样化和复杂化，在黄土的认知和研究上也不可否认尚存在问题，一方面，研究的系统性、完整性等还有待进一步探索，如对黄土路床的处治方法以及不同处治效果的检测评价方法还需要完善；另一方面，建筑、铁道等部门的设计标准及工程实践经验都合理性也有待更深入的理论验证；此外，新技术新工艺（冲击压实、强夯等）尚缺乏实践操作价值，有待进一步开发利用。1.3本文主要研究内容当前，随着黄土相关理论研究的不断深入和实践经验的总结运用，我国在黄土地区的公路交通网发展取得了一定成绩，但在公路的建设与维护上仍然存在两方面主要问题：一、缺乏预防为主、防治结合的合理专业化运作机制：应在充分前期了解和勘测的基础上，根据黄土地的结构特性，从预防公路病害、主动防范的角度、综合多方因素提出合理化、专业化的设计和施工方案，力图最大化的将病害问题进行规避处理，而并不是在后期使用过程中再耗费大量人力、物力、财力资源被动养护；二、缺乏对黄土地区公路病害处治技术的专业、系统化研究。本文在对黄土地区公路、尤其是高等级公路现状资料调查分析的基础上，从设计、施工、养护等方面对各种常见公路病害的成因、特点等进行综合分析，提出有效的应对措施。并系统性对路基主体、防护与支挡工程、防排水结构展开研究，以确保黄土地公路路基的稳定性与耐久性，促进道路交通事业的良性发展，为经济建设腾飞贡献力量。3 长安大学硕士学位论文1.4本章小结本章通过对国内外黄土研究历史及现状进行阐述及分析，说明当前我国西部地区公路建设中对黄土路基病害研究的必要性及紧迫性，从理论及设计、施工及后期管养等方面进行相关研究，以促进西部地区公路建设。4 第二章黄土的工程特性第二章黄土的工程特性研究2.1概述黄土在全球有广阔的分布，我国的黄土面积达到1300万平方千米，它属于第四纪的一种沉积物，在陆地面积中达到百分之九点三。在美国的中部、西部，俄罗斯南部地区以及澳大利亚都有广泛的分布。在我国土地面积中有百分之六点三为黄土分布区域，其面积大约为64万平方千米。黄土的特点为：具有黄色或者黄褐色的土壤、颗粒比较细在0.05-0.005mm之间。含量超过百分之六十，而且大小在0.25mm以上的可以用肉眼看到，土壤中含有大量的碳酸盐，其分布成垂直发育。黄土可以有许多参考分类方式，以工程分类为主，其主要可以分为三部分，第一部分就是新黄土，Q3、Q4；第二部分为[6][7]老黄土，Q1、Q2。黄土又可以按照是否湿陷性分为非湿陷性黄土以及湿陷性黄土两种。除了湿陷性，黄土还具备渗透性以及已崩解的特性。我国黄土地区很多公路的路基是基于黄土建设的，因为自然因素比如雨水等会对公路造成严重的伤害，甚至会损毁公路，对我国国民经济造成一定的损失。黄土地区公路的工程特性极大程度上影响了黄土地区的公路建设问题，黄土的湿陷性是损坏公路的罪魁祸首。这一章节中主要通过黄土的结构以及湿陷性产生的原因和因素对黄土的湿陷性问题进行深入的分析，并且提出了黄土陷穴等病害的相关处治方案。2.2黄土的结构特性2.2.1黄土的化学及物理特性通过一定时间的调查和积累，黄土颗粒问题研究也有了一定的材料。笔者对山西地区以及河南、陕西等地的黄土进行采样调查，形成了一定的资料，下表2.1为详细资料[8]。湿陷性黄土的另外一个形成的原因是黄土颗粒的组成，因为不同的颗粒可以形成不同的土质，在黄土的结构中，颗粒组成部分也至关重要。认识到黄土的湿陷性问题最主要是对其结构进行深入的了解。土壤的结构中有不同的颗粒，粉状颗粒在黄土的结构中占有重要的成分，由于不同的结构对黄土的湿陷性有影响，所以为了对湿陷性黄土进行深入研究，就要对其土壤的结构进行详细分析。颗粒的大小和比例是决定其是否湿陷性黄土的重要依据。5 长安大学硕士学位论文表2.1湿陷性黄土主要分布区颗粒组成颗粒含量地区地貌单元<0.005mm0.005~0.05mm>0.05m高原186117山西二级阶地196021一级阶地206822二级阶地266014河南一级阶地147318高原195917关中二级阶地166611一级阶地106819陕北一级阶地126127高原187220陇西二级阶地216620一级阶地196429长石、石英晶体以及粘土和矿物质共同融合组成了黄土的结构。在其结构分布中，二氧化硅占据重要比例。除了二氧化硅以外，金属钙、镁离子以及碳酸盐等都也占有重一定比例。土壤中的硅酸盐以及长石和石英含量的增加，直接影响到二氧化硅以及三氧化硅的整体比例。土壤中的水溶性盐类是黄土出现湿陷性的最主要原因，其中白石，方解石，石膏等属于水溶性盐类。其中苏打、芒硝、岩盐和钾盐又称之为易溶解盐类。盐类的水溶性是湿陷性黄土出现的根本原因。对我国黄土的物理分析后，对相关数据进行整理如下表2.2所示：表2.2我国黄土主要分布区湿陷性黄土物理指标的一般值物理性质指标分布范围主要分布区问容重13.03~17.7433KNm/14.32~15.68KNm/干容重12.54~14.933KNm/12.25~13.04KNm/天然含水量7.0~23%12.0~20.0%孔隙比0.78~1.500.8~1.2液限21.7~32.5%25~31%塑性指数6.7~13.18~122.2.2黄土的水理特性（1）渗水性垂直节理以及大缝隙是黄土最为常见的两种情况，所以在对水进行渗透的过程中，垂直方向要比水平方向速度要快很多，在渗透的速度比较中，新黄土的速度要比老黄土6 第二章黄土的工程特性快很多。通过对地下水存留地区进行分析发现，该区域主要是新黄土和老黄土交汇的地带。这种地方发生湿陷性的可能会大大增强。粘粒的数量也对黄土的渗透性能产生一定的影响，其主要分布在红色黄土中。（2）收缩和膨胀性干燥收缩以及遇到水出现膨胀是黄土的一种表现特性，这种膨胀和收缩长时间出现会导致土层中形成一定的间隙。而且黄土沉淀的过程中，细小颗粒会在垂直的方向产生[9]一定的积累。有一定湿度的黄土中，经过一定的干燥处理，在水平方向会出现一定的收缩，黄土的收缩和膨胀作用，会对公路的建设产生一定的影响。（3）崩解性不同种类的黄土对崩解性也有一定的差异，新的黄土通过雨水处理，就会有崩解的现象，而老的黄土在遇到水时，一般不会马上崩解，需要一定的时间渗透。相比于这些黄土，红色黄土就不会出现雨水崩解的现象。相对于湿陷性问题，老黄土要比新黄土好很多，土质越老则越不会崩解。2.3黄土的湿陷性2.3.1黄土的湿陷变形特性分析黄土一般会表现出欠压实状态，这与其结构的天然形成有关系。在这种情况下主要有压密变形产生，但是这种变形会非常小。湿陷性变形以及压缩变形是这种形变的主要分类。湿陷性黄土的变形遇水后变化非常快，这种土壤如果要进行公路建设，出现问题的概率会很大[10]。基于此，国内外都进行了广泛的研究，也有许多成果。针对黄土地基进行公路设计时，必须经过室内的验证，对湿陷性以及土壤体质进行详细的分析。通过黄土的湿陷性形成的原因，还可以对湿陷性黄土进一步细分，就是自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。图2.1为侧面压缩变形效果图，在图中可以看出这种形变是不可逆的变形，而且呈现非线性特点。7 长安大学硕士学位论文ep图2.1黄土侧面压缩变形效果图黄土的基本压缩形变可以由ab段看出，这种形变表现为压密形变，可以认为其是一种弹性形变，湿陷性变形可以在图中的bc段看出，这种情况是在受到压力不变的情况下，通过加入水分，发行的湿陷性变形。其物理结构发生了变化。黄土在发生湿陷性变形以后出现的凝固状态，就是cd段表现的。该形变为粘弹塑性变形。通过该曲线可以看到湿陷性黄土形成的原因为以下几个部分：毛细管受力问题。毛细管在遇到水后会出现结构变化，使得相互作用变小，出现湿陷性可能。第二点就是水膜的厚度增加。黄土遇到水后，水膜的厚度也随之增加，所以力度变小，出现湿陷性的可能。第三就是结构的观点。由于溶解盐类被水溶解之后，出现原来结构发生的变化，原来结构就出现断裂可能，结构的刚性也减弱。这种力量抵挡不了自身重力就会出现湿陷性的问题。由于溶解盐类的速度是非常快的，所以这种湿陷性变形要比受力之后土壤发生形变来的快。通过湿陷性的刚性问题可以分析其为溶解盐类产生的断裂出现湿陷性问题。2.3.2黄土的湿陷特征湿陷变形系数δs可以用来表现黄土的湿陷性问题，一定厚度的土壤在受到自身重力以及外作用对其造成的压力下，遇到水后出现的湿陷性变形产生的量变可以称之为实[11]现变形系数。该系数可以通过土壤的室内压缩以及浸水实验完成。该系数可以直接表征黄土的遇水湿陷性程度，系数越大表示湿陷性越厉害，反之则越小。具体表现为小的湿陷性δs0.03，中等湿陷性为0.03≤δs≤0.07，大湿陷性为该数值＞0.07。其具备以下几个方面的特性。（1）隐蔽性8 第二章黄土的工程特性黄土的湿陷性具有极大的隐藏特点，无法通过材料进行验证其是否为湿陷性黄土。在公路的路基下面，有的时候就会出现湿陷性，在监测的过程中需要对路段的各个地方进行详细的监测，如果区域存在湿陷性但是没有提前监测到，后果严重极有可能产生路面坍塌问题。（2）时效性黄土的湿陷性问题跟时间也有一定的关系，一般出现在夏、秋季的多雨时间，通过雨水的大量累积，黄土很容易产生湿陷性，这种湿陷性的速度很快。黄土湿陷性区域的道路很有可能出现空洞、坍塌，影响生命安全。（3）易发性对于黄土来说，水是产生湿陷性问题的罪魁祸首，黄土土壤结构的特点决定了如果区域上面的绿色植物覆盖面较少，就会产生一定的水土流失现象，而在有黄土结构的坡面，就会在坡面的边沿出现湿陷性的现象。在路基建设过程中，如果路段的坡度比较陡，就会更加出现湿陷性的可能。所以在对公路建设时，需要加强排水设施的建设，以减少湿陷性问题。（4）重现性黄土的湿陷性问题一直是困扰公路建设者的疑难问题。因为它具有一定的重复性和易发性等特点，有的公路刚刚处理完成，又会出现湿陷性，所以要减少湿陷性问题出现，就要在道路建设的初期，对地基进行防护和检查。2.4黄土陷穴黄土出现洞穴也是湿陷性产生后的后果，主要包括溶蚀或者是冲蚀出现的一些暗沟、暗道以及洞穴等等。水对黄土进行作用，产生湿陷性是其最主要的原因，在这些原因里面，地下水的冲蚀对其造成的影响是巨大的。因为黄土的结构特点，其土壤松散，缝隙中存在许多水流，在渗透的过程中，就会把一些颗粒冲走，对黄土进行侵蚀。通过这种机械的侵蚀作用，黄土的暗洞和暗穴也会逐渐变大。这种循环是一种恶性循环，对公路建设影响巨大。这种通过湿陷性问题产生的洞穴虽然分部比较广泛，但是有一定的规律可循。通过对黄土的边沿以及河流的河床地带等地貌结构进行分析，可以看到洞穴的分布情况。而且随着接近河床，其洞穴的分布也越多。随着地貌的落差增加，其洞穴的深入也会随之增加。这种形态下出现的湿陷性会造成更加严重的后果，最大的洞穴可以达到20米深。9 长安大学硕士学位论文而且我们可以看到黄土的土质对洞穴的大小和深度也有一定的影响，新黄土中的洞穴数量要比老黄土中的数量大。因此道路设计时，合理选择路线是至关重要的[12]。我们可以通过预防为主、防治结合的形式对黄土湿陷性问题进行解决，这种洞穴的数量很大，而且存在一定的隐藏性，人们不容易去发现。为了对隐藏洞穴进行排查，首先要对已知的洞穴进行研究，通过资料的整合，得出一定的结论，并且结合一些现代化的工具对洞穴进行排查，比如钻探的的方式。这种方式也有一定的弊端，比如处理速度比较慢而且准确性也不高。地质雷达的出现解决了这一难题，这种方式有很多的优点，比如速度快，而且价格相对便宜，精度高等等。探测距离也比以前要多很多，最大可以达到30米的深度。通过工程中的不断试点，以后就可以大范围的采取这种形式对黄土的湿陷性进行排查。同时为了减少这种湿陷性的问题出现，要在已经建设的路面进行排水设施的建造，只有把雨水快速的排除，这种湿陷性的问题才会得到改善。一般的处理办法可参照表2.3中的办法：表2.3黄土陷穴相关处理措施处理方法适用条件回填夯实明陷穴明挖回填粘土夯实暗穴埋藏较浅支撑开挖回填夯实暗穴较深灌砂暗穴小而直的陷穴灌浆暗穴深而曲折起伏或离路基中线较远的陷穴开挖导洞竖井进行回填洞穴较深，明挖土方工程量大2.5本章小结本章通过对黄土的结构特性进行分析，从理论上研究黄土造成路基病害的原因，同时对黄土的湿陷性进行分析总结，得出产生湿陷的原因和机理，并据此得出黄土陷穴的成因、类型及处理办法。10 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析第三章黄土地区公路路基病害调查与分析3.1路基边坡病害调查及分析在黄土地区自然状态下对道路进行建设时，开挖的黄土边沿就会出现一定坡度的切面，然而这个切面的力度会随着开挖后大大减小，土壤的结构也会发生变化，如果对边沿的土坡处理不得当则很有可能出现问题，在山西省以及河南省、甘肃以及陕西省的一些黄土地区高速公路进行调查，并且根据调查的结果总结了一些应对措施。3.1.1黄土边坡的破坏类型（1）后缘拉裂自重应力是黄土中的最主要力量所在，其为垂直的分布状态，当通过人为的开挖后，边沿就会出现切面，此时其力量也随之变化。在垂直方向出现一定的偏差，平行坡面的应力会远远大于垂直坡面的应力[13]。两个力量的交汇处就会出现应力的切面，其力度的方向偏差角度和坡度的大小有一定的关系。力度会随着坡度的增加而增加，这种情况到处可见，在位于山西省境内的忻保公路就是这样的结构，如图3.1。图3.1忻保线K121+189-k121+031段从上面的图片中可以看出，路面两边的坡面上面出现了裂痕，这种裂痕是由于两种应力相互作用的结果。鳞片状的土壤平行于坡面开裂，有很大一部分都出现掉落的情况。在表3.1中可以发现如果在坡面的设计中位于十到十五米的距离采取多层次坡度设计可以有效消除这种情况的出现。高度在一到三米时，效果不太明显，但是超过11 长安大学硕士学位论文四米之后就可以发现应力会相互抵消。所以级数越多，黄土的稳定性就会越强，相反则会降低。黄土在极限强度下面会出现很大的变化，这个是由刘祖典等人研究得到的[14]。表3.1黄土极限抗拉强度σ（kpa）变化范围含水量干密度极限抗拉强度受裂缝影响极限抗拉强土样编号（%）(KN/m3)σ(KPa)度σ(KPa)AQ217.4~17.517.0~17.737~46.524~26.7BQ211.4~16.216.0~16.711.5~568.3CQ211.4~14.414.0~13.611.5~21.08.5DQ39.115.7~16.314.7~29.08.9（2）滑移破坏在黄土的一些坡脚地段其材质是泥岩以及泥质砂岩组成的风化腐蚀面，这个面共同组成了一个隔水层。存在相对隔水层的黄土，其对水的渗透情况要差很多，也就是-4-5说隔水效果非常好。通过速度进行表示为10～10m/s，黄土层一般都比较厚，在这种厚的黄土中，通过正常降水到该隔水层的几率非常小。如果出现地面裂缝或者是有一些暗藏的空洞时，这个时候下雨堆积的水流会通过这些缝隙流向隔水层，日积月累[15]就会在这一层上面形成一定的积水，随着积水的增加，黄土就会有流塑的问题出现。由于斜坡上面的那层黄土会受重力影响在层面上产生位移，这样坡面就会出现问题，在下图3.2中就可以看到受到破坏的情况。这种位移由弧面和一定的拐角组成，这个L形状的拐角已经被西安公路研究所证实，可以通过裂缝产生的位移对该片区域进行稳定性分析。（3）崩塌坡面形状往往会受到周围的力影响，这种影响使得坡面产生形变，这种坡面大多会慢慢露出地表，然后出现反坡的情况。为了对这种坡面进行深入研究，笔者特地对其进行探讨并总结出部分原因：由于古土壤层广泛分布在坡面周围，而且黄土作为古土壤的母质存在，这种特别的土层是在潮湿环境下形成的一种土层，土壤的成分以粘土为主，里面黏性颗粒含量在一半以上，这种土壤黄土中水分含量比一般的土要高很多。在公路建设过程中，这一部分往往会暴露在地表，并受到水分蒸发的影响出现裂痕，形成小块的土块。土壤在吸收满水分和丧失水分的过程中，也就是土壤出现脱落的过程，在这种作用下会渐渐形成反坡。还有一种方式就是在冻融的过程中出现反坡[16]的，这种反坡呈现一种凹状的形态，与前一种的一凸一凹状态截然不同。一般这种12 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析冻融的作用在半米以上就算非常严重，通过调查发现，这种剧烈的冻融现象在陕西铜川地区比较常见。坡面出现凹进的状态也有可能是因为风化和冲击形成的，为了解决这一问题，就要增设排水沟对雨水进行及时的收集排出。出现反坡是坍塌的重要因素，在这种情况下土块受到变形会向一边侧倾，会出现塌方的可能。图3.2边坡滑移（4）坡面破坏雨水的冲刷、湿陷性以及脱落是坡面破坏常见的三种形式，如果坡面受到雨水的冲刷，则会出现严重的水土流失现象，如图3.3。通过雨水冲刷后，形成钩状或者是洞穴的形状，冲刷的形式有很多种，它们为坡面冲刷串钩，坡肩冲刷坍塌，坡面冲刷跌水，坡脚冲刷淘空，岩石接触冲刷以及坡面冲刷形成的沟穴等几种。土层、岩石的成分，地貌成分以及当地水文情况都有可能使黄土坡面受到雨水的冲刷。通过对铜川地区的雨水情况进行调查，可以发现其降水量比较大，可以达到每年580mm，其中出现过14天的连续降雨情况，一天中最多一次降水可以达到113mm。因为这类黄土具有许多缝隙和空穴再加上黄土具有湿陷性特点，当受到大量的雨水冲刷时，出现水土流失情况的可能性较大。所以要在坡面顶端加上一些防护装置，这样就可以防止雨水的冲击和侵蚀，从而防止水土流失。13 长安大学硕士学位论文图3.3坡面冲刷在一些公路建设中，高边坡是常见现象，在高边坡坡脚就会收到雨水冲击而严重受损，从而出现坡面破坏，这些现象在陕北以及山西、河南的山区公路中是比较常见的。坡面的受损程度跟坡面的占地面积也有一定的关系，流水会随着坡面的增大而增加，这样坡面受到雨水冲击的破坏会越来越大。为了对坡面进行控制，可以采取阶梯形的坡面进行公路设计，这种设计可以大大减少水流的速度以及坡面的面积，对雨水的冲击作用有一定的抵消。与冲刷不一样的坡面破坏形式就是剥落的形式，由于黄土会出现吸收水分和丧失水分的过程，这个过程就是出现风化和脱落的过程，这种脱落对公路的整体不会造成影响，但是会影响到部分公路的边坡凹陷胡破坏，阳面会更加严重。3.1.2黄土边坡稳定性的影响因素分析（1）地质结构面对边坡稳定性的影响由于黄土的形成是分层结构，这种结构的出现对黄土的坡面具有一定的影响作用，面向坡面一边的风化部分，这个部分由于古土壤层的存在，使得一些地下出现隔水层，这个隔水层可以将水分隔，但是如果出现地面裂缝或者是空穴的时候，雨水会通过缝隙流向隔水层，这样日积月累就会在这一层上面形成一定的积水，随着积水的严重。黄土会出现流塑的问题。由于斜坡上面的那层黄土会受重力影响在层面上产生位移，最后就会出现滑坡现象，滑坡对公路建设的影响是巨大的。有的黄土区域钙的含量较高，这样就会在黄土层中形成一层钙质层，由于钙质层比较坚硬，就会对滑坡起到保14 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析护作用。在有的黄土坡面层中，我们会发现钙质层会因为地质影响出现拱起的效果，这个效果现象可以使得受力更强。在一些没有形成钙质层的区域，由于钙的影响，其强度也比普通的黄土层要强。所以说钙质层对黄土的水土流失以及公路坍塌的可能起到了一定的保护作用。所以对黄土土基区域进行公路建设时，要更加做好土层的分析[17]工作，针对不同的土层要采取不同的设计方案。（2）边坡冲蚀对坡面的影响因为黄土的特性，为了增加坡面的稳定性，就要对排水设施进行设计，在雨水多[18]发季节要加强应对措施的力度。通过对黄土公路的调查显示，从顶部开始出现积水的时候，随着积水的水量增加，其受力也越大，所以说坡面的大小对公路的破坏有着直接的关系。如果降水较小时，我们就要对坡的长度进行设计，通过调查显示，坡面的长度在八米以内时，出现雨水冲刷的概率会比较小，如果坡面长度增加，就会出现大量的雨水冲击情况。一般情况下，冲刷时是按照坡面的级数增加的，第三层面就要比第二层受力要大，这样受到冲击的可能也就越大。笔者在调查中还发现，如果坡面种植一些绿色植物，在受到雨水冲刷时，由于土壤的表面有植被，这些植被的根系就会对土壤产生阻挡作用，这种作用下，受到雨水冲击的可能也就减小。坡面的上面的植被增加，就会增加雨水流向坡面下面的阻力，这种阻力越大，坡面受到保护的作用就会越好。在对坡面进行取样时，发现大面积覆盖植被的坡面很少有受到雨水冲刷的痕迹出现。（3）边坡冲蚀影响因素a.土质因素土壤材质对土壤受到冲刷时破坏的程度有巨大的作用，因为黄土的性质为湿陷性以及其他特殊性质，在受到雨水冲刷时，地表的裂缝会汇聚大量的雨水，碳酸钙为主的盐类极易溶于水，这样在吸收水分以后，黄土的内部结构会发生变化，在土壤的交界处会产生一定的雨水积累，当积累到一定程度就会对坡面造成冲刷。b.雨水的溅蚀作用笔者在对公路坡面进行取样中发现四点情况，第一种就是坡顶水流的聚集使得坡面受到的冲刷更加严重；第二种就是坡面排水设施如果设置不当，也会引起冲刷的可能；第三种就是通过增加条纹状设置，可以减少雨水的冲刷；第四种是通过坡面植被的种植，也可以减少雨水的冲刷。c.水流的冲蚀作用15 长安大学硕士学位论文坡顶出现雨水的聚集，随着积水量增加，雨水会随着坡面向下流。随着水流的下降，其速度也会逐渐加快，这样坡面受到冲击的力量也会增加。可以发现坡面的下部往往比上部受到的冲刷破坏更加严重。d.工程因素在对黄土地区的公路进行施工的时候，如果两边的坡面比较高也比较陡，这个时候就要在旁边加上一些分层的平台，通过这些平台可以减少坡面受到冲刷的可能，但是有些平台的旁边未设置排水设施，导致平台聚集大量的水流，水流增加后，就会对坡面造成冲刷。e.人为因素①这是因为在对公路进行设计的时候，没有将一些人为因素考虑进去，由于排水沟设计比较短，使得路面受到雨水聚集时，没有能够及时的排出，这样就会在路基的两边聚集大量的雨水，雨水积累到一定的程度，就会对路面造成冲刷。②对施工过程中的质量把控没有到位，才会导致在对道路进行施工时，往往因为疏忽造成公路质量问题，这样的问题会对冲刷以及坡面公路设下安全隐患。3.2路基防护与支挡工程病害调查及分析3.2.1路基防护与支挡工程病害调查在对黄土地区公路进行施工时，考虑到这些区域的路基及支挡工程工程病害比较严重，比如防护勾缝脱落、裂缝、破坏以及出现空穴导致黄土土层下陷等。下面将对这几种灾害进行详细分析：（1）勾缝脱落防护工程以及支挡工程出现的问题中，最为常见的就是勾缝脱落现象。由于雨水的冲击，对砂浆造成一定的影响，通过长期的冲击，就会使砌体及防护工程的勾缝脱落。（2）裂缝用片石、水泥混凝土预制块作为护坡以及挡土墙的材料时最常见的问题就是裂缝。这种裂缝往往有两种情况，第一种就是出现错台导致的裂缝，第二种就是由于坡面不平整形成的裂缝。在设计时没有考虑地表的平整性问题，是出现错台最为常见的因素。第一种裂缝一般情况是因为路基不均匀的下沉出现的问题，第二种裂缝往往是因为膨胀引起的不平整，出现的裂缝现象。为了对裂缝进行预防，要在施工的过程中，加大16 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析监管力度，保证工程质量。（3）表面破损水泥预制块和石块还会出现的破损情况，这是因为冲刷等原因造成的破损，为了避免水土流失以及防护工程破损问题，就要对出现问题的路段进行及时的维修。（4）墙背填土沉陷变形及黄土陷穴黄土陷穴对公路建设的造成的危害比较严重，这种危害往往是因为浆砌护坡以及挡土墙的侧面填土受到雨水冲击而发生下沉而造成的。黄土里面含有很多不利于建设的因素，比如湿陷性问题等等，如果在施工的过程中，对路基没有压实，或者是排水设施不通畅时，地表水就会聚集，然后进行渗透，这样就会引起黄土的变形和塌方，如果泄水孔不慎被堵住，积水就会更加严重，这样就会增加塌方的可能性和灾害程度[19]。（5）泄水孔堵塞通过在挡土墙中增设一些泄水孔，就可以减少背面的雨水积压，这样挡土墙的稳定性就得到了保障。在施工的过程中，如果对泄水孔的位置定位不准，就很有可能在雨水过多时泄水孔被堵住，这样就会形成墙背雨水积压，进而出现损坏的情况。（6）基础冲刷淘空在对黄土土基路段进行调查发现水毁是灾害的一个重要方面，而引起水毁的情况有很多种，基础冲刷淘空是最为致命的因素。由于黄土高原雨量集中，冲刷也就更加严重。冲刷的范围会随着雨量的增加而增加，而且严重的时候会出现基础脱空，要对该问题进行及时的处理，如果处理不及时就会带来更大的灾难，否则后果不堪设想。（7）沉降缝破损变形要在施工完成以后，对沉降缝进行封闭操作，如果设置数量或者是位置不对，则很有可能引起杂物被填充进去，这样在受到挤压时，因为沉降缝变形，极有可能出现沉降缝不起作用的现象。3.2.2病害成因分析通过大量数据和采样调查发现，公路的病害多种多样，其中路基防护问题也是病害的常见问题。这种病害不但与气候有直接关系，也与施工工程质量有很大关系，具[20]体到设计、施工、养护等每一个重要的环节。（1）黄土陷穴17 长安大学硕士学位论文在黄土地区的公路建设中，黄土陷穴的比重最大，因为透水性、湿陷性、崩解性等众多黄土具有的特性，给出现陷穴提供了可能，出现这种情况后，要及时进行处理，如果处理不当就会对公路造成严重的损害，同时也会带来巨大经济损失。（2）设计考虑不周全在对公路进行设计的时候，是否考虑周到是公路设计中至关重要的一部分，其中的排水以及防护工程在设计中占有较大的比重。周到的设计，路基的强度和稳定性才能得到保障。黄土高原地带，降雨比较集中，所以设计者要具体问题具体分析，根据该地区现状，进行合理的公路防护设计，对出现的各种危害进行分析和研究，得出一定的解决方案和有效的应对措施。（3）施工过程中忽视质量公路的使用质量要从施工质量中体现，施工质量得到保障，那么公路在使用过程中，才能够保证其可靠性。但是在施工的过程中，往往会有偷工减料的情况出现，这种情况大多数是由于施工人员质量意识不足造成的，如果没能按照事先设定的施工工序及工艺进行，在施工过程中减少工序，这样极有可能对道路质量造成严重的影响，比如填土塌陷、伸缩缝出现变形以及泄水孔发生堵塞都是施工质量差引起的问题。（4）养护工作不及时每一种公路病害在未发生时，都会存在一定的安全隐患，所以要对其进行认真检查。如果在检查中，不够仔细，错过了最佳的弥补时间，就会出现种种质量问题。比如勾缝脱落等问题都是可以弥补的，如果不及时修补，则会越来越严重，到最后一发不可收拾。（5）路基主体沉陷、变形路基主体在发生变形或者下沉时，就会对道路产生直接损害，这些路基下沉的原因基本上是因为路基填筑时没有压实，地基比较软，再加上黄土湿陷性问题等因素，这些变形会对路基的道路防护造成直接影响，进而影响公路的车辆行驶安全。所以在填筑路基时，要多加防范，杜绝这种现象的发生。3.3路基地基病害调查及分析3.3.1路床病害及分析公路坡面出现一些破坏或者是失去稳定性是公路路基受到损坏的重大因素，除了这些主要的因素，设计时没有充分考虑或者是没有及时进行公路养护也是造成损害的18 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析因素。公路路基出现类似翻浆或者是受冻发胀等现象，是由于公路路基水分比较大或者是地下水位攀升造成的。通过设置垫层或者是加入一些防护冻裂的措施可以有效阻止路基出现此类问题。对公路的排水设施，也要引起足够的重视，如果坡面受到风化或者是裂缝，很有可能把一些比较细小的土壤颗粒留到排水设施里，这样排水设施一旦堵塞后果将不堪设想，降雨时如果水流没能及时排除，那么雨水就会渗透到公路的路基里面，公路的路基就会受到严重的损害。在对公路设计时，要充分考虑道路情况，针对具体路况进行设计实施。3.3.2半填半挖路基病害调查与分析通过对道路的填筑方式进行大量的取证，可以发现造成公路损坏最为严重的要数半填半挖的这种方式。路基出现裂缝、填土的路段出现部分下沉或者是路面出现空洞都是路基损坏的常见形式，出现这种问题后，对公路以及车辆都造成一定的损害。（1）半填半挖路基的病害调查a.路基纵向裂缝通过对道路进行取样，发现公路填土的部分出现断裂，但是此时挡土墙却没有问题。这部分受到损坏的路面可以发现其缝隙里面都有进行灌浆处理，可以从开裂的部位看到水泥桩已经断裂，如图3.5，图3.6，图3.6是路基填筑未成型时出现的裂缝。图3.5纵向裂缝全貌19 长安大学硕士学位论文图3.6路基填筑时纵向裂缝b.路基沉陷下面笔者举一些例子说明路基下陷的情况，从图3.7、3.8中可以看出道路建设时措施比较完善，比如挡土墙的处理，抗滑坡挡土墙的处理以及浆切片石防护等。在图中的顶部挡土墙可以看到已经出现滑坡的现象，下面的挡土墙也出现下陷和相应的变形。落差有将近50公分。通过对该损坏路段进行坡面处理可以看到注浆状态完好，而且有灰桩处理。路段前面也有一定的断裂现象。图3.8路基塌陷全貌20 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析图3.8原路基处理情况c.路面底下脱空在下面的路段中，就路面下面出现空洞的情况进行分析，实例道路左边有挡土墙进行保护，在里面可以看到地下出现一定的脱空现象，在道路上行过程中更加明显，最大的深度可以达到54公分。挡土墙没有下沉的迹象，但是有一定的位移动作，具体如图3.9所示。图3.9路面底下脱空（2）半填半挖路基的病害分析半填半挖的地方最容易出现损坏，其他路段损坏的程度较小。通过对该路段出现的问题进行分析，可以看到其背后有一定的共同点。21 长安大学硕士学位论文a.道路设置中的挡土墙排水设施出现问题，下图3.10中，可以看到由于排水设施出现问题，影响雨水排除，原因在于排水孔没有加装过滤部分，以至于排水孔被堵住，就算在下面设计一定数量的盲沟也不能保证雨水的顺利排除。图3.10被冲毁的挡土墙b.通过对受灾路面进行分析，在往路面下面进行钻孔采取土样中发现，如图3.11，距离超过3米时，其压实程度明显降低。原因在于土壤的水分含量比较大，与当时工程设计时的值有一定的出入，但是没有准确把握施工应该的压实程度，土壤中还存在一些植物根系等等，造成压实困扰。图3.11路基取芯c.地质结构对路基损坏的影响。在对道路路基进行填挖的过程中，没有对原来土地的结构进行分析，导致土壤的厚度不一致，此时土壤在进行压实的过程中，出现不均匀的下沉，这样就可以使得路面出现下沉或者开裂现象。22 第三章黄土地区公路路基病害调查与分析d.黄土土壤中存在一定的孔洞间隙，这些间隙受到雨水的侵蚀就会发生沉陷，这个也与黄土的湿陷性有关系。路基填补的过程中，工程一般采用黄土进行填补，这也增加了黄土的不稳定性[21]。加上雨水的冲击，最后造成大面积道路塌陷。e.对路面的保养不够及时或者是采取的补救方法不正确，导致公路在出现问题隐患的时候没有及时进行制止或者是对路面进行修复，雨水聚集时就有可能对路基造成损害。3.4本章小结本章主要通过对黄土地区的边坡、路基防护及支挡工程、路基地基病害进行调查研究，分析总结了黄土地区该类病害出现的因素及条件，以及病害对道路造成的损害情况进行了描述，通过对病害成因及造成后果的准确认识，可以在公路建设中避免类似的情况发生，从而保证公路建设的工程质量。23 长安大学硕士学位论文第四章黄土地区路基边坡设计与防护研究4.1路基边坡设计现阶段我们国家在公路建设时，往往要把黄土边坡的工程质量考虑在内，这部分的设计需要对工程质量进行全方位的把控，对黄土路基进行细致的分析，工程需要时，还要对当前工程措施进行利弊分析，得出最优的解决方案。比如边坡的高度超过30米，这个时候就要采取非常规的方式对边坡进行设计及施工。在小于30米时，可以依照公路路基设计规范进行设计，通过专业的受力分析对高于30米的道路进行设计。由第二[22]公路勘察院编写的公路设计手册中，可以看到针对30-40米的一个参考设计指标。4.1.1坡形、坡率、坡高调查为了对黄土公路的边坡环境进行调查，笔者选择了陕西、河南、山西以及甘肃等省份的公路进行了分析和研究。该地区的黄土地区的公路设计，我国公路建设部门已经得到一定的数据，针对该路段的一些方法也有了实际的应对措施。在大量的实际数据基础上，结合当地的自然环境和水文条件作为依据，其中的边坡的高度、坡度以及防护类型、排水设施建设等都在考虑的范围之内。在5m、6m以及10m的地区，基本上采用5m的高度进行公路建设，平台的高度在1m、2m、4m以及6m之间，基本上采用一米两米以及四米的高度进行边坡设计。坡的坡度基本上采用的是1:0.5，1:0.75，1:1和1:1.25这几种数据进行坡度建设。针对不同的路段要采取不同的数据进行公路的建设，通过上面的集中方式进行结合，最后设计出来的数据在1:0.7-1:1.30是比较合理的选择，而且边坡的高度升高，相对的坡度变小。4.1.2坡形、坡率、坡高与稳定性之间的关系远古时期的边坡形成方式主要以堆积为主，而现代的边坡形成方式主要以侵蚀为主，这些结论是通过黄土地貌变化得到的数据而推断出的。由此可知黄土的边坡形成是一个不稳定的过程，有人说它稳定，也是一段时期的动态相对稳定状态。绝对稳定的状态以及绝对不稳定状态在实际生活中是不存在的。这种状态与许多自然环境因素有很大的关系，比如说地貌或者是沉积地区的自然环境以及当地的气候和水文条件等都对这种不稳定状态有一定的影响作用。所以边坡的稳定性是公路损害研究的重点问题。坡率的种类有很多种，一般由单坡坡率以及综合性的混合坡率组成。如果在对公路的建设过程中，边坡的方案确定使用平台的方式进行建设，这个时候采用综合坡率是比较不错的选24 第四章黄土地区公路路基边坡设计与防护研究择。因为这种形式的坡度可以提高工程设计的稳定性以及经济性。黄土的坡率一般情况下的范围是1:0.5~1:1.10，此时的边坡基本上处于稳定。数值在1:0.5~1:1.10之间的，为40米以下的边坡设计参考值，而超过40米，其坡率就会变为1:0.85~1:1.28。人为设计的边坡要比自然状态下形成的坡率要平缓的多，而这个坡率在1:0.03到1:1.25这样一个范围内波动。对坡率的设计不但要根据以往的设计经验进行充分的考虑，而且也要按照当地的实际情况进行分析。通过调查发现，这个边坡的设计范围符合专业计算后的结果[23]。单一坡面的高度简称为坡高，在对坡高的设计方面，不同机构以及不同的学者都有自己独特的见解，在对公路、铁路以及水利部门进行调差，发现其坡高的设计方式是根据当地全年的一个降水量决定的。如果地区的降水量有所不一，则坡面的高度设计过程中也会出现偏差，虽然有一定的偏差，但是大体都有一个允许的范围。影响坡高的因素有很多，主要包括降水量、坡率以及当地黄土的特点共同决定的。坡面的冲刷也与坡面的高度坡率以及降水量有关系。当然一味的追求坡高也是不切实际的做法。增加高度有可能对坡面的稳定性造成一定的影响。所以综合各方面的考虑，要合理的设计坡面的高度，来满足当地自然环境以及公路建设的稳定性和经济性的需要，通常采用采用八米的高度进行常规路段的设计。4.1.3路基合理断面形式针对黄土公路的路基设计参数问题，下表4.1的设计手册提供了一定的帮助作用，该手册是铁路以及公路的相关部门根据大量的数据研究出来的结果。表中第五列中列出的数据基本符合我国山西、陕西以及甘肃地区的黄土建设过程中常见的公路参数。通过实际的数据调查，笔者发现公路的设计基本符合要求，满足我国家针对黄土路基的建设要求。虽然现在的一些参考指标中有对黄土地区的公路进行设计的参考数值，但现阶段公路建设过程中，针对具体路段的分析还不够完善，在对工程的分析问题上面经常出现一些考虑欠周到的地方。虽然都是黄土，但是根据黄土形成的年代不同，其受力的性质和结构也有一定的区别，不可以一概而论。25 长安大学硕士学位论文表4.1黄土路堑边坡坡率参考边坡坡度工程工程分类边坡高度分区≤6m6～12m12～20m20～30m30～40m新黄土坡积1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:1.1（马兰黄土）I洪积、冲积1:0.2-1:0.31:03-1:0.51:05-1:0.751:0.75-1:1Q3～Q4东南地区新黄土（马兰黄土）Q31:0.3-1:0.41:04-1:0.61:0.6-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.25老黄土（离石黄土）Q21:0.1-1:0.31:02-1:0.41:0.3-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:1新黄土坡积1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:1.1（马兰黄土）洪积、冲积1:0.2-1:0.31:03-1:0.51:05-1:0.751:0.75-1:1IIQ3～Q4中部新黄土（马兰黄土）Q31:0.3-1:0.41:04-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.25地区老黄土（离石黄土）Q21:0.1-1:0.31:02-1:0.41:0.3-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:1红色黄土（午城黄土）Q31:0.1-1:0.21:02-1:0.31:0.3-1:0.41:0.4-1:0.61:0.6-1:0.75新黄土坡积1:0.5-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.25（马兰黄土）III洪积、冲积1:02-1:0.41:0.4-1:0.61:0.6-1:0.751:0.75-1:1Q3～Q4西中地区新黄土（马兰黄土）Q31:04-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.251:1.25老黄土（离石黄土）Q21:0.1-1:0.31:02-1:0.41:0.3-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:1新黄土坡积1:0.5-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.25（马兰黄土）洪积、冲积1:02-1:0.41:0.4-1:0.61:0.6-1:0.751:0.75-1:1IVQ3～Q4北部新黄土（马兰黄土）Q31:0.3-1:0.51:0.5-1:0.61:0.6-1:0.751:0.75-1:11:1-1:1.25地区2老黄土（离石黄土上部）Q21:0.1-1:0.31:02-1:0.41:0.3-1:0.51:0.5-1:0.751:0.75-1:11老黄土（离石黄土下部）Q21:0.1-1:0.21:02-1:0.31:0.3-1:0.41:0.4-1:0.61:0.6-1:0.75附注1：本表摘自公路设计手册《路基》。附注2：如果公路路基的坡度大于20m，就不能按照常规的方式进行计算，而要通过力学进行分析。附注3：表格中的数据为常规的参数，没有受到损害的公路参数。在对道路建设过程中的规范建议以及隧道方案两者在经济性能上面相比，可以发现隧道经济性能相对较差，这个现象在坡高超过四十米的地方比较常见。本文对公路设计中的边坡设计提出了一点建议，就是高度超过50米的公路地段，需要与隧道的方案进行设计比较，如果隧道方案比较经济，则采用隧道方案进行公路设计，如果边坡方案的设计比较经济，就需要采取这种露天的边坡方案进行设计。低于50米的路段，基本上采取边坡的设计，其设计经济实惠。在对公路进行边坡方案设计时，还要考虑采用边坡的形式，低于十二米时，可以采用直线型的这种形式，也就是整体为一个坡面，如图4.1。26 第四章黄土地区公路路基边坡设计与防护研究如果超过12米，就要采用梯形的形式进行设计。图4.2的形式就是阶梯形式的坡面。单一坡度的高度为10米以下，坡率为1:0.5~1:1.0台阶的宽度也要根据具体的坡面进行设计，一般情况为两米到四米之间。如果高度超过三米，就要采用四米的一个台阶的宽度进行设计。图4.1直线形边坡断面图图4.2阶梯形边坡断面图在公路建设过程中，路基防护和支挡的相关损害严重，其原因也是多种多样的。为了更好的对这些问题进行及时的预防和补救，就需要从公路施工现场的材料以及施工条件入手进行深入的研究，经过各方面专业知识判断，得出符合要求而且经济实惠的设计方案。27 长安大学硕士学位论文4.2边坡防护常用措施4.2.1黄土路基基本防护措施公路路基的坡面以及防冲刷的防护措施是边坡防护的两个主要方面。减少雨水的冲刷是黄土坡面需要采取的主要预防措施，通过这样的措施可以使得坡面的黄土温度差异[24]减少，这样就可以对水土流失起到很好的保护作用。常见的矿料防护以及植被防护等是常用的保护方式。（1）植物防护植物防护在防护措施中占有一定的地位，因为其施工比较简单、成本较低并且有着不错的防护效果，在大多数的防护领域得到应用。它对雨水冲刷起到很好的保护作用，而且通过植物防护可以防止黄土坡面出现断裂的现象，因为其强大的根系可以对土壤进行保护。干旱的地区，经常采用种草以及植树的方式进行保护。①种草坡度在1:1.25以下时，基本上采用种草的形式进行黄土边坡的防护。针对黄土地区特殊的地带，常常采用这种适应性比较强而且耐旱的植物进行种植，在对草的种类进行选择时，可以采用一些比如马连草、沙打旺、乔冠华、苇状羊茅等植物进行种植。在春季的四五月份以及秋季的九月份是最佳的播种时间，在这个时间进行种植可以有效的避免那低温或者是高温的恶劣天气影响，保证种子有一个很好的发芽率，一般采用喷播或者是撒播的形式进行播种。②植树如果边坡的坡度在1.5以下，此时就可以采取植树的方式进行防护，对树木的选择方面经常选择那些乔木以及灌木等个头比较低而且根系发达、耐旱的树种进行种植。种树的相互之间间隔在60公分左右比较合适，树坑的深度要保持在25公分左右，直径在20公分左右。（2）矿料防护①抹面雨水量如果比较小，可以选择抹面的形式进行防护，其工艺是通过粘土以及杂草的融合，然后进行抹面，在一些雨雪比较多的地带，就要采取石灰、黄土和细沙作为混合物进行抹面加固操作，应保证有5公分的厚度。②锤面28 第四章黄土地区公路路基边坡设计与防护研究坡度如果在1m以下，此时就可以简单的通过锤面的形式进行保护，具体实施操作是采用石灰或者是二灰土作为材料，以10公分的厚度进行敲打，可以采取上边比较薄下面较厚的形式进行锤面。这样就可以对土壤的防护起到很好的保护作用。防护完成以后，要在其余未防护的地带设置一个1米的接触带，该设置可以增加防护的强度，夯土完成后要在上面均匀的洒水，而且要对有裂缝的地带进行补救操作。②浆砌片石护坡常对1:1的地带采用浆砌片石进行防护，该截面必须保持相等的原则，而且厚度要达到25公分。在较高的台阶处要进行分层次的设置，各台阶需保持5-10米的一个落差。在黄土坡面的末端要进行砌石防护，其厚度要大于防护墙的厚度，并每隔一定距离设置排水孔。④框格防护采用水泥混凝土作为框格防护的主要原料，并且在此基础上增加一些比如卵石等当做骨架。在框架的内部可以进行绿色植被的种植，这样就可以更好的保护水土流失问题，不会因为土壤流失造成框格散架等问题。图4.3为已完成的高速公路框格防护现场。图4.3框格防护⑤护面墙在坡度较小的地带，还可以采用护面墙的形式对黄土进行防护，这种防护墙为实体的防护墙，其截面面积和形状可以采用等截面及变截面的形式。通常底端要比顶端稍微宽一些，这样就可以保证防护墙的稳定性。为了确保防护墙的稳定性，还需要保证墙体的地基必须坚固，同时在护面墙上设置沉降缝，缝隙一般为2公分宽，两个沉降缝的距29 长安大学硕士学位论文离一般为10-15米左右。⑥水泥混凝土预制块护坡以水泥混凝土预制块作为防护形式具有有一定的优点，比如可以大大节省人工时间，施工工序也简单许多，这种情况主要运用在石料紧缺的黄土高原地区。预制块厚度要在10公分以上，具体形状通常为菱形或者是矩形。施工的坡面要求也比较严格，一定要经过严格的夯土才能够保证坡面的稳定性。对相互之间的缝隙要进行灌浆处理，具体可以使用沥青或者是砂浆进行灌封操作。⑦挂网喷锚支护对岩土进行防护的方式中，还有一种常用的方式，那就是挂网喷锚防护，具体操作为把锚杆加固在土壤的里面，在土的表面加上一层钢筋网，并且把锚杆和钢筋网有机的结合在一起。这样锚杆以及钢筋网和混凝土又产生了一个强有力的保护作用，这种形式的防护操作比较简单，已经大范围的应用于黄土地区的加固防护上面。4.2.2黄土路基综合防护措施（1）护面墙+植物防护[26]在一些坡面防护的操作中，最常见的防护措施要数护面墙以及植物防护的形式，因为这两种形式最为简单和环保，这个形式的防护在笔者大量的数据调查中得到证实。采用此种防护方式可以使行驶在高速路上的驶乘人员有一个比较好的视觉享受。在下图4.4中的防护形式中就是采用这种方式进行坡面的防护，而且可以看到绿色植物的覆盖情况比较好。采用这种防护方式可以对边坡起到一个很好的保护作用，这样土壤在受到雨水冲击的时候，就能够对土壤的水土流失进行一个很好的保护，而且种植植物可以增加坡面的粗糙程度，这样就可以保持水分并且防止坡面受到干燥产生裂缝现象。防护墙往往和植[25]物防护共同存在，这两种形式的组合在黄土高原地区使用较为广泛。（2）护面墙+护面板防护在山西高速公路建设中，太旧高速公路第一次采用护面墙以及护面板的组合方式是进行坡面防护。在黄土地区采用这样的防护方式可以大大降低防护的难度且可以提高了防护的工程质量。①适用条件：新黄土的边坡，因为这些地带经常受到雨水的冲刷；边坡的坡度不陡于1:0.5；坡面无渗水。30 第四章黄土地区公路路基边坡设计与防护研究图4.4护面墙加植物防护②结构及材料的要求：在方便运输的基础上，要保证防护板的大小，水泥板最低需采用C20进行制作，也可以在制作的过程中加一些粉煤灰作为掺料。加入少量的粉煤灰可以降低水泥的使用量，从而降低工程造价。③施工注意事项：对坡面进行铺设的时候，必须考虑到坡面的平整性。而且要对施工过程中出现的裂缝等现象进行及时的处理，必要时进行夯实并且灌入沥青等操作。（3）其他综合护坡类型①护面墙+浆砌片石护坡适用条件：护面墙和浆砌片石的防护形式适用于高度不太高的地段，主要判断依据是坡的高度以及当地的地质情况，如果坡面为风化的岩石或者是黄土时，就可以采用这种防护的形式进行防护。边坡坡率：如果采用护面墙进行保护，就要保证坡率小于1:0.5。采用浆砌片石时就需要保证坡面的坡率在1:1以下，如果高度超过15米，就需要加入2米的平台进行保护。②护面墙+框格护坡适用条件：适用于风化严重的黄土路基边坡。边坡坡度：其要求是护面墙的坡率不能够超过1:0.5，如果采用框格作为防护措施时，就必须保证其坡率小于1：1。结构设计：要保证护面墙的高度满足规范要求。使用预制混凝土块作为顶端的骨架，31 长安大学硕士学位论文对护面墙进行保护。其网格设置比较多样化，可以为平行四边形或者是方格形的。③矮挡墙+护坡适用条件:在比较软的岩石或者是风化比较严重的黄土坡时，通常采用这种比较矮的挡土墙和护坡的组合。在结构设计中，挡土墙的高度为3米左右，包括基础的高度。④护面墙+平台坡脚护坡适用条件：坡面比较长，而且土层露出坡面超过两层的土基。就是风化较为严重的而且硬度较高的岩石作为上层，下层为黄土，或者是上层为黄土，下层为沙土的状态。而且边坡的坡率要小于0.5。4.3路基支挡常用措施在目前公路建设中，挡土墙已经作为路基支挡的主要方式，通过挡土墙可以保护路基以及山坡的坡面，从而保证公路路基的稳定性。具体的挡土墙可以分为两大类，一类是重力式的，另外一类是加筋挡土墙[26]。（1）重力式挡土墙普通的重力挡土墙以及衡重形式的挡土墙是重力挡土墙最为常见的两种方式。①普通重力式挡土墙重力形式的挡土墙主要是依靠重力进行操作，横截面也比较单一。由于其施工时材料的选择比较简单，在公路建设的工程领域应用较为广泛。通过明挖的形式并且在土里埋设基础可以保证墙体的稳定性。②衡重式挡土墙衡重台填土以及挡土墙重心向后面位移的形式组成了挡土墙的基本受力方式。通过墙背后仰的形式以及增加胸坡陡峭程度来降低墙体的高度。这类挡土墙的施工质量要求比较高，因为其受到的力比较大，所以就要求地基有一定的承重能力。（2）加筋土挡土墙通过面板以及加筋体共同组成了加筋土挡土墙。其内部是通过筋带和填土之间的摩擦力来完成面板整体受力的。这个力可以对挡土墙底部的土壤压力进行抵消。面板厚度有一定要求，一般为5cm左右。筋带的常见形式有聚丙烯土工带、钢筋混凝土带以及扁钢带。而其中的扁钢带以及钢筋混凝土带主要应用在级别较高的公路上，如高速公路。要按照实际的形式进行选择准确的筋带，并且设置好筋带相互之间的距离。为了防止雨水的冲击，必要时还要选择合理的排水机构和设施进行防护墙的排水功能设计。32 第四章黄土地区公路路基边坡设计与防护研究4.4本章小结本章通过对黄土地区公路的边坡进行调查，从坡形、坡率及坡高角度分析与边坡稳定性的关系，分析总结出路基合理的断面形式。通过对目前公路建设中常用的边坡防护措施进行调查分析，对各种防护措施的使用条件进行比较，以方便在公路建设中针对不同的自然条件和地貌条件进行合理选择。33 长安大学硕士学位论文第五章黄土地区路基地基处治措施研究对于黄土地区路段来讲，路基优劣的前提是由地基的稳定性与强度来决定的，同样还是路面厚度设计和路面结构类型选择的前提。因此，在地基的稳定性和强度质量提升的同时，减薄路面的厚度，对于经济成本核算来讲也是有好处的。社会在快速发展的同时，国家对公路建设的质量也提出了更高的要求，涉及到了不同等级的路面，主要是对其稳定性与强度的要求提出了专业性的建议。不难看出，对在黄土地区进行公路修建来讲，最关键的环节是做好湿陷性地基的处理，因为入渗、浸温和水流冲积的作用，还有地表水及地下水水位变化等情况，在黄土地区进行路基挖掘后，地基表现出来的特点有：浸水后强度降低，压缩性高，饱和度大，含水量高。本章节内容主要是通过高速公路地基处理方法进行相关的分析和研究，与黄土地基施工形式结合在一起完成其方法的研究和探讨，并且对处于黄土地区路基的建设等进行详细的阐述和了解。5.1换填法处治措施5.1.1换填法原理及性能特点换填法又称换土法。所谓换土法是指将路基范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾,即在一定范围内,把影响路基稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开挖换填深度在2m以内,采用分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。在换填过程中，对于换填的天然沙砾中石头的粒径、含量和级配也应充分考虑，最好做试验检测，避免无法压实而引起沉降。进行现场施工的时候，此方法材料方便可取，对于施工器械没有过多的要求，所以在工程领域里能够被广泛的应用。根据换填材料的不同，黄土地基处理中最重要的两个处理方式分别为砂砾垫层和灰土垫层。进行高等级公路修建的时候，它的承载力和地基强度要求与高层建筑物相比来看要小的多，进行公路路基施工的时候，承载力的作用一方面向垫层转移，同时水经过垫层的处理，减少了对黄土地基的影响。因此，鉴于实用性的前提下，砂砾垫层与灰土垫层厚度较薄，一般灰在灰土垫层里的比例是2，土在灰土垫层里的比例是8，它的主要特点是水稳定性强而且胶凝强度也强，在一般压力状况下以规定的刚性角φ=34°扩散。为确保施工质量达到优良，压实度控制在94%~97%，总应力强度指标C=25～30KPa,φ=25°～30°承载力与变形模量对比来看增加很多。由于天气因素的影34 第五章黄土地区公路路基地基处治措施研究响，灰土垫层较适合地下水位以上的湿陷性地层带。砂砾垫层的主要成份是砾石和中粗砂，起到骨架作用的是粗粒料，因此砂砾垫层的主要适用位置是地下水位较高的软弱土层，承载力高的是砂砾垫层，同时它也有较大的变形模量，除此以外，它对于湿陷黄土的排水来讲也有很大的作用。换填层厚度的确定应根据地下谁问的高低及地基承载的大小，并根据实际情况，反复计算确定。5.1.2换填法试验结果及分析（1）换填法处理方案图5.1显示的内容是山西忻保高速路基试验段换填的处理措施。为方便对比，按照实际现场状况，A号路段右半幅地基使用的是20cm砂砾加20cm灰土进行换填处理，左半幅地基采用40cm砂砾垫层处理。B号路段右半幅地基使用的是40cm灰土垫层处理，左半幅地基使用的是40cm砂砾加20cm灰土垫层。进行垫层处理的基础上，完成了地表的整平和杂物的清理，使用振动压路机18t碾压五遍。对于垫层的压实度要求与施工压实要求主要依据是《公路路基设计规范》，对于压实度要求必须高于95%。图5.1忻保高速公路换填法处理方案（2）试验结果和分析由于存在较快的沉降速度，表现出来较大的沉降量，在时间不断推移的过程中，表现出来逐渐放缓的沉降速度，开工365天以后表现来的沉降总量是7.0cm左右。不同的试验路段表现出来的沉降曲线也不一样，不过差别不大，这表明灰土垫层与砂砾垫层对于黄土地基的处理效果都基本上一样。对40cm砂砾垫层及20cm灰土垫层处理对比来看，垫层厚度的增加没有表现出来较大的沉降量减少，隔离地下水对于垫层来讲是其主要作用。在地下水位较高的时候，砂砾垫层处理要比灰土垫层处理效果要好的多。站在经济性考虑的角度来看，使用灰土垫层处理黄土地基的成本要与砂砾垫层处理黄土地基35 长安大学硕士学位论文的成本有很大区别，这些都和换填材料的性质及开挖工程量有很重要的联系，通常情况下使用的原则是就地取材，因地制宜。5.2冲击压实法处治措施研究5.2.1冲击压实的原理及性能特点（1）冲击压实的工作原理土体进行压实的时候，压实机械造成的应力促使土地颗粒进行密集度排列，促进了填土的强度提高和密度提升，土体由原来的塑性状态转换成弹塑性形态，一直到形成弹性状态。可以看出，加大对土体的冲击量作用，能够提升其深度和密度，由此对于进入弹性来讲非常容易。也就是这种原理的出现，南非AuberyBerrage首次研发成功了冲击压路机，此类机器的冲击力与过去的振动压路机相比较要高出6~10倍，深度影响力为3~4倍。过去的压路机压实轮通常是圆形，还伴有羊角形状的，它的工作原理是利用静重压力与振动力的相互作用来降低土颗粒间的摩擦力，使土颗粒形成产生紧密状态。冲击压路机的优点是压实轮形状改变成现在的五边形，此类形状的轮子上出现一定的冲压面和凸点。工作的时候，大功率牵引车带动该轮工作，在冲击的过程中进行抬升与下降，因此进行工作的时候可以出现很大的冲击量，再加上揉压和滚压的作用，不间断完成土体的碾压促进其密实度的增加，它的工作原理如图5.2显示。图5.2冲击压路机工作的基本原理图冲击压路机的冲击能主要决定点是压实轮向量，轮轴组件质量形成的热能决定的，依据下列公式计算为：E=mgh（5.1）式中：36 第五章黄土地区公路路基地基处治措施研究E：代表的是势能（KJ）；m：代表的是冲击压实机轮轴组件的总质量（kg）；2g：重力加速度，一般取9.8m/s；h：代表的是轮子内外半径差值（m）。在冲击压路机的轮轴组件质量m是12t的时候，压实轮向量半径差值h为22cm的时候，通过上面的公式数据可以取的此冲击能是25KJ。可以理解成三边形冲击压路机的冲击能量。（2）冲击压路机的优点a.大振幅低频率的振动冲击压路机振动值是0.22m，它的工作正常速度时间是2HZ。并且振动压路机振动振幅通常是2mm，频率通常是25~35HZ幅的值，土地效果值和其大小有着联系，举锤子砸钉子例子进行说明。在锤子处于静止状态时压钉子，那么出现的振幅是0，这个时候的钉子没有下降的表现，在锤子打钳子的频率稍微大些的时候，可以砸到钉子一点，假如用很大的力气打钉子的时，那么会出现一下子把钉子砸进被钉对象里。冲击压路机和一般的振动压路机对土地产生的效果就可以通过该例子充分说明。b.填方厚度大过去的压实方法填土每一层的厚度值是30～40cm，它的主要缺点是成本高，时间也长。但冲击压实技术填土每一层的厚度可以达到80～120cm，与原来的压实厚度具有较大的提高。c.压实速度快、工程效率非常明显冲击压路机包括两个约2米的非圆形压实轮，工作的时候速度、填土厚度、压实遍数分别是12km/h计，0.8m计，40遍计；过去的压路机大约有2米的宽度，工作行进速度、填土厚度、压实遍数分别是3.5kmh/计，0.3m计，8遍计。同一压实度的前提下，每60分钟从土地压实体积来看冲击压路机大概高出传统压路机2倍。5.2.2冲击压实法相关实验分析（1）冲击压实路段分析此次调查分析的冲击压实路段的地理位置处与五寨到偏关之间二级阶地后缘，两侧分别是大深沟洪积扇轴部大约是280m。按照勘探资料，试验段范围内有两种类型的粘土存在，一种是深范围内湿陷性黄土，另一种则是非湿陷性黄土。非湿陷性黄土土层出现37 长安大学硕士学位论文的深度大约在2.5~2.7m。总湿陷的深度是由地面算起，6m深度内中38.2cm，自重湿陷量是13.1cm，它的级别是二级非自重湿陷性黄土场地。此地基土的最大干密度、最佳含水量分别是1.86g/cm3，11.8%。图5.3是试验段纵断面图，表5.1为取样的相关物理力学性质指标。图5.3冲击试验段纵面图表5.1地基黄土的主要物理学性质指标物理力学指标含水量干密度孔隙比压缩系数压缩模量湿陷系数土的类别统计项目31Ygcmd(/)eaH(MPa)EMPaa()w(%)s最小值7.91.220.820.155.02非湿陷性黄土最大值16.41.541.100.2015.0平均值12.21.380.960.1810.01最小值8.41.240.790.183.270.017湿陷性黄土最大值18.21.481.231.5711.240.048平均值13.30.360.010.887.260.033（2）试验结果和研究该路共由10遍区、20遍区、30遍区、40遍区、50遍区及60遍区共6个区构成。为更精确地完成深度与冲压变数之间关系的说明，该阶段完成的试验主要有静力触探、湿陷系数、压实度、沉降量等试验。a.干密度与压实度变化38 第五章黄土地区公路路基地基处治措施研究表5.2冲击压实法冲压前后压实度检测结果干密度ρ含水量w压实度k冲击遍数测点深度（cm）3(g/cm)(%)(%)压前0～151.5712.1850～151.716.69210遍压后45～601.5212.28465～801.4612.970压前0～151.6412.8880～151.777.99520遍压后45～601.538.28565～801.319.872压前0～151.4912.0800～151.737.59830遍压后45～601.710.090105～1201.5513.085压前0～151.5712.3840～151.8810.210240遍45～601.7511.096压后65～801.6810.793105～1201.4712.486压前0～151.5711.9840～151.8711.610345～601.6810.39750遍压后65～801.5711.494105～1201.4911.986145～1601.3914.077压前0～151.6011.9860～151.928.810460遍45～601.718.7497压后105～1201.4310.586145～1601.4111.078由表5.2可以看出完成冲压40遍以后，60cm内平均压实度K=99%，80cm内平均压实度K=97%，符合规范要求的压实度标准。50遍、60遍平均压实度K值没有较大的增长，从干密度，压实度及冲压遍数的增加情况看来，冲压遍数应该保持在30～40遍最佳。b.沉降量的变化如表5.3所示表5.3冲击压实不同遍数平均沉降表冲击遍数102030405060分计沉降量11.76.73.41.31.51.6（cm）累计沉降量11.718.421.823.124.625.2（cm）39 长安大学硕士学位论文c.湿陷系数沿深度的变化如表5.4表5.4冲击压实不同深度下的实土的干密度与湿陷系数对比深度指标土样编号3（cm）（g/cm）123456789ρ1.771.841.751.621.851.981.631.791.780～10δ0.00100.00060.00190.00180.00070.00090.00410.00040.0015ρ1.411.421.631.581.541.461.471.641.5945～60δ0.00150.00130.00080.00660.00710.02100.00940.01330.0141ρ1.361.321.481.381.451.431.421.541.4465～80δ0.00310.06030.01360.02970.00090.00110.04230.00130.0002ρ1.271.351.281.211.381.391.321.271.17105～120δ0.05280.09660.03100.03490.01340.04720.08000.08730.06015.3强夯法处治措施研究5.3.1强夯法原理及使用范围强夯法是在重锤夯实法的前提下转换过来的。重锤夯实法能够完成地基的加固，促进地基表层土的强度的提升。对于湿陷性黄土来讲，湿陷性有明显的降低，对于杂填土来讲，表层土的强度不均匀性有明显的降低。重锤夯实法主要适用范围是在地下水位0.8cm以下杂填土、湿陷性黄土、砂土、稍湿的一般粘性土等。六十年代末，在重锤夯实法的前提下，在不断的实践和多次研究基础上出现了强夯法，也可以理解成动力固结法，它的重锤和落距分别是10～60T、6～30m，通过冲击波与动应力，实现土基加固的目的。重锤夯实法的出现，在世界上得到了迅速普及，具有非常显著的效果。截至到目前强夯法未形成一套科学合理的方法，不过事实证明，它有很多优点存在，应用面广，经济实用，有非常好的加固效果。国际上一些数据显示，通过强夯法完成的地基处理，能有2～5倍的承载力提升空间和2～10倍的压缩性降低空间。它的主要应用领域为湿隐性黄、粘性土、砂土、碎石土、杂填土等，既可以进行水下夯实同时也可用于陆地上。同样它也有不足的地方，振动声音大，噪音大，机器设备声音大，对于人口密集和具有较高防震要求的地点不能使用。强夯法处理湿陷性黄土，尽管在工程应用中与其他特殊土的处理机制相同或差别不大，但在现场实施中，强夯法处理湿陷性黄土却进一步体现了湿陷性黄土的特征，在加固的过程中，往往是提高地基承载力的同时去除该区域黄土的湿陷性。作中，将10～0吨重的重锤起吊6～0米的空中迅速下落，通过重锤自身的惯性力40 第五章黄土地区公路路基地基处治措施研究给地基土以强大的冲击和振动能量，压缩黄土地基内部大孔隙结构，使得地基土中的空气、水迅速排出，并进行土体颗粒的重新组合排列，进而提高地基土体的承载力，改善地基性能，消除湿陷性黄土的湿陷性。具体根据土质的不同强夯加固机理也不同：1.对于非饱和土地基：基本同实验室里的击实试验相同，通过挤密振密提高地基土承载力，例如湿陷性黄土和一般黏性土，2.对饱和土地基：通过夯实土体可能出现液化和裂缝，增加排水通道，使孔隙水溢出，孔隙水压力消散后，土体强度提高。5.3.2强夯法相关实验分析通过对山西苛临高速公路强夯路段的数据分析，可以得出部分实验数据如表5.5、5.6、5.7，并进行如下分析。表5.5强夯处理效果汇总值强夯数据苛临高速试验段单点夯击能t-m100总夯沉量（cm）52最后贯入度（cm）2.5有效加固深度（m）3.5影响深度（m）5.0夯面下5m深度内剩余湿陷量（cm）4.27按铁道部《静力触探技术规则》（1993）表查得f（KPa）292k按《GBJ7-89》规范附表5-4查得f（KPa）214kE（KPa）14.2s表5.6地基强夯前后静力触探结果深度（m）试验阶段0-2.02.0-3.53.5-5.05.0-6.56.5-8.0夯前1.81.61.81.51.4当天2.42.01.81.61.64击15天4.03.82.42.02.0当天3.01.81.61.41.46击15天4.04.02.62.01.4夯当天/////后8击15天6.53.92.92.31.7当天/////10击15天7.03.82.62.21.841 长安大学硕士学位论文表5.8地基按8击静力触探结果比较深度（m）夯前15d后1年后1.01.86.510.32.751.63.96.84.251.82.94.55.751.52.313.27.251.41.78.0通过对以上试验结果进行分析，可得出如下结果：①对试点路段进行强夯处理，通过测量得到在深度小于3.5m的土层中，湿陷性问题基本消除，在大于3.5m的土层仍然存在部分湿陷性问题，所以通过验证表明这种处理方式效果为3.5m。②这强夯对干密度以及空隙都有一定的影响，通过实验发现，地表0-2.3m有14.4%的空隙间少量，以及6.4%的干密度增加量。超过这个范围后，对干密度以及土壤的缝隙影响可以忽略。但是在达到3.5-5.0m之间，可以见到干密度有所增加，对干密度有5m的影响范围。③对经过强夯处理的土壤进行十五天的静置，ps值在2m深度以内有261%的增加量。2-3.5m内相对较少，为144%增加量，3.5-5m增加61%，5-6.5增加53%，在超过6.5m后，ps值较为恒定。由上面的数据可以得知强夯深度为3.5m，影响范围为5-6.5m。因为土壤的地基静探值会随着时间推移而变化，上面数据为15天测量得到的数据，一年后的静探值还会有所变化。在施工时，偶尔出现下沉，但一年以后较为稳定④针对土地压缩系数，通过实验可以发现2m以内减少395，2-3m减少68%，3.5m以下基本不变。⑤通过强夯处理的地基，在施工时出现少许下沉，对道路进行填方后，一年内没有出现下沉现象，所以可以证明强夯效果较为理想。5.4土工隔栅加筋处治措施研究在路基施工过程中往往会出现裂缝的现象，通过调查发现该部分大部分为半填半挖地段，因为沉降有所差异导致出现了开裂现象。为了对裂缝进行处理，需要采取一定的防护措施，对衔接路段应加强防护，同时应保证路基的整体质量。通过采用土工格栅加筋的方式解决衔接路段的问题，此种方法在高速公路建设中有了较多的应用。42 第五章黄土地区公路路基地基处治措施研究5.4.1土工格栅加筋概述土工格栅是一种强度高延伸较低的平面网状材料，其主要是通过聚丙烯材质的板上面打孔，然后对其进行双向或者单向拉伸加热，此时高分子键就会出现整齐的排列，其对强度的增加起了决定性作用。这种方法最早是1979年产生的，这种方式比以往的条状土工带效果好很多，其在公路铁路水利以及建筑方面有广泛的应用。5.4.2土工格栅加筋效果分析为了更好的增加土工格栅的强度，在加工土工格栅的过程中，对其加筋的密度以及强度和放置位置都要认真考虑。并且通过大量的实验对其加筋影响进行深入分析，然后提出一定的布局形式。通过大量的实验可以发现多层加筋的形式往往强度比单层加筋要好很多，而且加筋的密度对其效果影响也不是很大，所以仅仅通过进行多层加筋的形式对沉降问题不能根本解决。对土工格栅放置的位置也进行了大量的研究，通过实验发现在底部放置效果要比中间放置好很多，在顶部放置时不能解决填土影响的路基变形问题，通过加强连接部分的强度可以起到加固作用。土工格栅的抗拉模量越大，其侧向位移就相对减少，而且沉降作用也会有所抑制。通过加筋的形式可以对地基的软弱增加更强的适用性，而且针对较弱的地基，这种加筋形式更能起到稳固作用。加筋的稳固和侧边的固定也有很大的关系，通过栅格和填土的摩擦力以及栅格横向的力量可以减少土壤的侧向位移。第二个就是针对两端固定的形式，其加筋埋于土中，如果土壤随着加筋产生变形而出现位移就会对加筋的强度造成一定的影响。5.5本章小结本章通过对黄土地区路基地基处理的主要措施：换填法、冲击压实法、强夯法从原理、使用范围等方面进行分析研究，通过相关试验路段，得出处治的相应试验数据，并结合理论进行分析计算，从而对使用效果进行判断，得出不同路段使用不同的处治措施，为施工时间提供了相应的数据及资料。43 长安大学硕士学位论文第六章黄土地区路基防排水设施研究黄土地区公路水灾害问题对公路建设来讲一直是个比较棘手的问题，一个良好的排水系统对于保障公路的正常运转有着至关重要的作用。下面笔者基于忻保高速的公路排水系统进行相关调查，并结合忻保高速排水系统的问题提出黄土地区路基排水措施的对策及建议。6.1忻保高速公路排水系统调查忻州至保德高速公路是《山西省高速公路网规划》中“人字骨架、两纵十一横十二环”的高速公路网主骨架第三横（五台长城岭至保德）的重要组成部分，它是我省中北部地区西通陕、甘、宁，东达京、津、冀的重要战略通道，是山西省2007年度63项重点工程建设项目之一。它的建设对完善山西省公路网结构，带动山西省中北部地区经济发展具有重要意义。忻保高速公路始于忻州市忻府区后秦城和部落之间，东接忻阜高速公路，并与大运高速公路以秦城互通相接，路线经忻府区、静乐县、宁武县、岢岚县、保德县一区四县，15个乡镇（忻州区秦城乡、奇村镇、阳坡乡，静乐县堂尔上乡、杜家村镇、宁武县石家庄镇、新堡乡，岢岚县宋家沟乡、岚漪镇、高家会乡、西豹峪乡、水峪贯乡，保德县窑洼乡、桥头镇、杨家湾乡），终点至保德县杨家湾乡前会村，跨黄河与陕西拟建高速公路相接。项目区域地处中纬度地带的晋西北黄土高原，即远离海洋，又受山岳阻隔和内蒙古沙漠的影响，属典型的温带大陆性气候。一年之中，四季分明，变化显著，冬、春较长，夏、秋较短；冬季寒冷少雪，春季干燥多风，夏季炎热，秋季凉爽。该地区的降雨主要分布在七月、八月和九月，一年内的平均降水量为641.5mm。在进行设计路基路面排水工程中，根据所处的地形分别设计相应的排水体系，综合应用各项排水技术，实现系统化的排水设置。在研究调查中主要是通过随机抽查的方式，按照定向和定距离进行抽查的方法获取相应的数据，但是在存在安全隐患的区域进行了适当调整，其中，在本次调查中进行分析了共计20段排水段落，具体数据如下表所示，存在病害排水段落数据如表6.1。44 第六章黄土地区路基防排水设施研究表6.1忻州-保德高速公路排水系统调查情况表路基序号路段桩号排水设置排水现状备注形式浆砌片石梯形排水系统损坏、排水不1K231+660-K232+660路堤淤积严重排水沟畅2k233+660-k234+660路堑矩形边沟加盖板排水系统完好浆砌片石梯形3K235+760-K236+662路堤排水系统完好排水沟浆砌片石梯形4k237+360-k238+662路堤排水沟完好，排水通畅排水沟浆砌片石梯形排水系统完好，植物防5K239+620-K240+664路堤排水沟护边坡完整挡水坎、急流槽、6k241+660-k242+664路堤排水不畅、淤积严重下有蒸发池梯形排水沟边沟盖板破损，沟内有7K242+360-K245+650路堑矩形边沟加盖板部分淤积淤积，排水不畅8k250+270-k252+532路堑矩形边沟加盖板边沟完好，排水通畅局部硬路肩9K255+610-K256+663路堑矩形边沟加盖板边沟有破损，排水通畅破损10k257+320-k258+863路堑矩形边沟边沟完好，排水通畅浆砌片石梯形排水沟有破损，排水不11K259+160-K261+365路堤部分淤积排水沟畅12k262+435-k263+180路堑浆砌片石矩形边沟边沟完好，排水通畅浆砌片石梯形13K263+180-K265+332路堤排水沟破损排水不畅淤积严重排水沟14k265+860-k266+662路堑浆砌片石梯型边沟边沟完好，排水通畅排水系统完好，植被防15K267+320-K267+664路堑矩形边沟加盖板护完好排水系统完好、16k269+230-k269+720路堑矩形边沟加盖板排水通畅浆砌片石梯形排水系统完好，植物防17K270+110-K270+322路堑排水沟护完好18k270+460-k270+626路堑浆砌片石梯形边沟排水系统完好、通畅浆砌片石梯形19K271+160-K271+263路堑排水沟完好，排水通畅边沟浆砌片石梯型排水系统完好，植物防20k271+460-k272+063路堤排水沟护边坡完整45 长安大学硕士学位论文表6.2出现病害的排水段落序路基路段桩号排水设置排水现状备注号形式浆砌片石梯形排水系统损坏、排水1K231+660-K232+660路堤淤积严重排水沟不畅挡水坎、急流槽、下有蒸发2k241+660-k242+664路堤排水不畅、淤积严重梯形排水沟池边沟盖板破损，沟内3K242+360-K245+650路堑矩形边沟加盖板部分淤积有淤积，排水不畅边沟有破损，排水通局部硬路4K255+610-K256+663路堑矩形边沟加盖板畅肩破损浆砌片石梯形排水沟有破损，排水5K259+160-K261+365路堤部分淤积排水沟不畅浆砌片石梯形排水沟破损排水不6K263+180-K265+332路堤淤积严重排水沟畅6.2病害调查数据分析1、对表6.2进行分析可以看到，在20段排水段落中，其中有6处出现了不同程度的问题，其基本是由淤泥以及破坏造成的问题。其损坏比例较大，为30%。针对整个忻保高速公路来讲，排水设施相对较好，对水沟、边沟等没有出现严重的破坏和堵塞问题。在雨水较多的季节，可以对地表水的汇集起到良好的抑制作用，这样可以进一步提高公路的稳定和可靠性。路段的边沟和排水沟都使用浆砌片石，勾缝脱落及片石松动从而造成破坏的现象时常有的，这种排水系统可以在雨季进行雨水的排出，但是其缝隙渗透作用对路基也造成了一定的损害。2、病害形成原因引起这些病害的原因是多方面的，有自然因素和人为因素，现分析如下：（1）针对排水沟堵塞问题，主要原因是由于养护部门没有对道路的排水设施进行及时的维修和养护，在存在堵塞的路段中，应当及时对该区域进行修护，保证排水系统通畅，否则雨天大量的雨水进行聚集，就会对道路造成损害。（2）路段出现的少许滑坡也有可能对排水设施造成一定的损害。在忻保高速公路上面，部分路段由于出现滑坡现象对排水沟造成挤压而发生破坏，造成整个排水系统损坏。（3）排水沟等设置不得当也是造成损害的原因之一，比如在纵坡较小的路段，非常容易产生积水等现象，边沟设计时，其长度不合理，比如出水口过长而且坡度不得当等46 第六章黄土地区路基防排水设施研究造成水流聚集、排水不畅现象，从而影响雨天的行车安全。（4）排水沟等施工过程中，质量控制不严，甚至出现偷工减料的现象，勾缝处理不当导致雨水渗透作用增强，使得黄土路基下陷，最后出现排水沟下沉和断裂等现象出现。所以要对施工过程中的质量严格把控，才能使排水问题得到更好地解决。（5）排水构造物出口被破坏。黄土地区地形特殊，黄土抗蚀能力差，排水出口选择受到一定限制，往往由于处理不当造成出口处黄土沉陷，形成陡坎而随之失稳，有时会发展到路基，直接危及交通安全；出水口缺乏消能设施，致使出水口周围坡地形成冲沟。其抗雨水侵蚀能力也比较弱，所以排水出口的选择至关重要。6.3防治对策（1）在公路的排水设计阶段，就要将气候、地形、水文特点以及人类活动因素、生态环境、水土流失问题考虑在内，尤其是黄土地区的公路建设，排水设计更应该引起足够的重视。（2）针对排水问题，在公路建设中要提前采取措施，对排水系统设计要充分考虑到使用过程中的性能。然而现阶段排水系统的设计、施工过程中，往往是被动的，其往往关注表面的排水效果，对长远的排水问题不作考虑，这种没有长远考虑的思想最终导致的后果是非常严重的。（3）要及时对公路建设过程中的不正确思想进行及时的修正，转变以往对待公路建设过程中的忽视排水系统的态度问题。加强排水系统设计、施工，在运营过程中重视对排水系统的维修养护，出现病害应及早维修养护。（4）对黄土路基的道路施工过程中的排水系统完整性要进行全面考察，对待出现问题的排水系统做到及时的修复，针对不能修复的地段，则要采取相应的排水改良措施。针对不完整的排水系统，要做到及时修补，及时增加排水设施的方式对其进行及时处理和维修。6.4本章小结本章通过对地处黄土地区的山西忻保公路防排水设施的调查分析，得出黄土地区防排水设施常见病害的形式及对路基造成的危害，结合病害形式提出相应针对性的防治对策，为后续公路建设提供了经验。47 长安大学硕士学位论文结论黄土在我国的西部有着广泛的分布，黄土本身具有独特的形式，在采用黄土作为公路路基的过程中要充分考虑到其特有的性质，对路基产生的病害要进行及时的处理。本文主要是对黄土路基建设过程中出现的问题进行列举，并且针对各问题提出一定的方法和思路。这些方法是通过大量的实践研究以及施工过程积累的经验选择得出的，其针对黄土地区的公路建设具有一定的指导作用。本文通过研究得出了以下主要结论：1、通过对黄土地区的公路建设损害问题进行调查，发现大部分出现的问题均是由于黄土出现湿陷性造成的，本文通过对黄土的性质以及湿陷性的出现方式进行讲解，对黄土产生的湿陷性问题进行了深入分析，得出了一些解决方案。2、在黄土地区公路路基修筑的过程中，对路垫边坡的损坏方式进行了研究，对破坏方式进行了总结，主要包括开挖过程中出现的坡面裂缝、地表水的渗透作用造成土层位移、边坡出现崩塌、雨水的冲刷等造成的路基产生裂缝现象、黄土路基下陷冲刷淘空以及泄水孔出现阻塞等几种损害形式。笔者通过通过大量的资料以及对黄土物理特性的分析和验证以及实践过程中的材料数据分析，结合我国黄土地区基本特点，得出一些解决方案。3、为了对因黄土路垫边坡损害而出现的具体问题进行调查，笔者首先对设计方法进行了比较和研究，针对具体的黄土路基结构，得出设计过程中较为合适的一些坡度和相关参数。对断面形式也做了相应的研究，边坡的高度在20米以下，其综合坡率为1:0.3~1:0.5，在高度为20-30米时，其坡率表现为1:0.5~1:0.75，在30到40米时，其坡率超过1:1.0。该地区的边坡形式基本为阶梯型，每一级的高度为5-10米，其综合的坡率为1:0.3一1:0.6，在顶部的坡面其坡率为1:0.6一1:0.8。4、为了进一步加强黄土地区公路建设过程中路基的稳定性和耐久性，就必须重视路基的防护以及支挡工程。通过对黄土路基防护及支档工程中出现的一些问题进行分析，对防护以及支挡过程中的种类进行列表举例，并且针对相关的损害问题提出一定的解决方案，同时在实际的应用中，要做到具体问题具体分析，合理选择施工方案。根据黄土的地形选择正确的保护措施，确保公路施工质量。5、针对黄土地区的湿陷性以及其它特有的性质等问题，在对黄土地区路基进行处治时，根据不同的地质条件及地下水位情况，以及路基断面情况，应合理选择处治方式，48 结论通常采用换填、冲击压实、强夯、土工格栅加筋处治的方式，不同的方式有不同的适用条件及优劣点，应结合工程实际进行处治，确保路基基底稳定，从而保证路基的整体稳定性。49 长安大学硕士学位论文参考文献[1]岩土工程手册编写委员会.岩土工程手册[M].第三版.北京:中国建筑工业出版社,1996:1-1[2]朱小磊,秦继英.浅谈灰土桩处理湿陷性黄土地基[J].中州煤炭,2005,5:2-2[3]陈莉,张霆.挤密桩加在湿陷性黄土地基中的设计与应用[J].兰州铁道学院学报（自然科学版),2000,12:2-2[4]罗宇生.湿陷性黄土地基处理[J].西部探矿工程,1996,8:2-2[5]王宏林,经明.灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基的工程应用[J].山西建筑,2004,30(7):3-3[6]黄涛.挤密灰土桩处理湿陷性黄土地的经验[J].勘察科学技术,1998,1:5-5[7]刘三仓,韩思珍.灰土挤密桩地基的桩土应力比及承载力的探讨[J].岩土工程学报,1996,18(1):5-5[8]孙进.湿陷性黄土地区高层建筑物下整片灰土挤密桩设计探讨[J].甘肃科技,2006,22(9).5-5[9]谢定义.试论我国黄土力学研究中的若干新趋向[J].岩土工程学报,2001(1):7-7[10]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1988:7-7[11]罗宇生.湿陷性黄土地基处理[J]:8-8[12]徐至钧.新编建筑地基处理工程手册[M].北京:中国建材工业出版,2005:10-10[13]韩晓雷,黄义.灰土挤密桩成孔过程中孔周土体的应力分析[J].西安建筑科技大学报,1999.31(3):11-11[14]马力新.8000kN.m能量强夯处理湿陷性黄土地基实践[J].地基处理,1995,4:12-12[15]王震嵘.夯扩挤密粒料桩复合地基加固技术[J].公路工程与运输,2005,4(148):12-12[16]贾迎泽.夯扩挤密水泥土桩的实践与探讨[J].山西建筑,2004,30(8):12-12[17]刘明振,郑广文.夯扩挤密法在黄土地区应用中的些问题[J].工程勘察,2000,5:15-15[18]牛志荣,李宏,穆建春等.复合地基处理及其工程实例[M].北京:中国建材工业版社,2000:18-1850 参考文献[19]俞宾辉.建筑地基础工程施工手册[M].山东:山东科学技术出版社,2004:17-17[20]龚晓南,复合地基理设计及施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003:17-17[21]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996:23-23[22]陈希哲.土力学地基基础(第四版)[M].北京:清华大学出版社,2003:24-24[23]水伟厚,王铁宏,王亚凌.对湿陷性黄土在强夯作用下冲击应力的分析[J].建筑科学,2003,41(4):25-25[24]和世明,王永秀.强夯法施工锤重参数的合理选用[J].山西交通科技,2005,01:[25]李保华,安明.强夯法加固地基的夯点间距与布置形式的探讨[J].施工技术,2007.09:30-30[26]周世良,王江,张明强.强夯加固机理研究现状及展望[J].重庆交通学院学报,2006,25(1):32-3251 长安大学硕士学位论文52 致谢致谢感谢长安大学提供给我再一次进入校园学习的机会，使我从理论方面得到一次大的提升。感谢指导老师张增平副教授在论文撰写全过程中对我的指导及帮助，张老师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血，在此，谨向张增平导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!本论文的顺利完成，离不开老师及各位同事的关心和帮助，感谢工作单位山西省交通科学研究院的赵队家院长、多文英副院长（校外导师）在工作及再次学习过程中给予的指导及帮助，在此一并表示诚挚的感谢。53