公路工程災(zāi)害調(diào)查與評估研究

1、河南城建建學(xué)院2010年度大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目 河南城建學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目研究報告項(xiàng)目名稱：公路工程災(zāi)害調(diào)查與評估分析研究申 請 者： 馮零付 指導(dǎo)老師： 羅從雙 所在系部： 交通工程 摘要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國家基本建設(shè)力度的加大，近年來公路建設(shè)步伐明顯加快，公路等級不斷提高，公路工程災(zāi)害不明思議就是公路工程地質(zhì)災(zāi)害。就河南省平頂山地區(qū)地質(zhì)比較復(fù)雜，公路工程災(zāi)害多、活動頻繁、群發(fā)性強(qiáng)的特征。平頂山公路工程災(zāi)害形式：滑坡、滑(崩)塌、泥石流、路面沉陷、路面坑槽、路面裂縫、邊坡的沖刷等。公路在建設(shè)、使用過程中，出現(xiàn)各種病害和不同程度地?fù)p傷，公路使用功能日趨退化，使用壽命縮短，甚

2、至中斷交通，導(dǎo)致災(zāi)難。因此，有必要開展公路工程防災(zāi)減災(zāi)工作的研究。為了研究平頂山公路工程災(zāi)害可能造成的危害，通過實(shí)地勘察，調(diào)查公路所遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型、發(fā)育特征、分布規(guī)律等特點(diǎn)進(jìn)行分析、研究，提出了GIS技術(shù)引用于公路工程災(zāi)害，以提高平頂山地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力，減少和避免地質(zhì)災(zāi)害造成的損失。關(guān)鍵詞:平頂山公路 GIS技術(shù) 工程地質(zhì)災(zāi)害 防災(zāi)減災(zāi)第1章 緒 論1.1立題依據(jù)1.1.1研究的目的及意義平頂山如今以能源、原材料工業(yè)為主體，煤炭、電力、鋼鐵、紡織、化工等工業(yè)綜合發(fā)展的新興工業(yè)城市，以其得天獨(dú)厚的地理位置、豐富的自然資源、雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及源遠(yuǎn)流長的燦爛文化，越來越為中外所矚目。公路是展布

3、于自然環(huán)境中的人工構(gòu)造物，不同類型地質(zhì)災(zāi)害無時無刻都會對公路建設(shè)或各類構(gòu)造物造成危害和影響。特別是平頂山市的魯山縣，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，工程災(zāi)害類型多，分布廣，頻次高，直接影響和危害著平頂山公路建設(shè)及其構(gòu)造物的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和耐久性。所以開展平頂山公路自然區(qū)劃的目的首先是認(rèn)識和揭示市縣內(nèi)各類公路工程災(zāi)害的時間分布及地域變化規(guī)律，為公路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、施工等提供基礎(chǔ)依據(jù)。其次，為平頂山公路自然區(qū)劃提供基礎(chǔ)圖件。第三，為甘平頂山公路防災(zāi)、減災(zāi)及環(huán)境保護(hù)提供重要的科學(xué)依據(jù)。開展平頂山公路地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究，不僅對平頂山公路建設(shè)具有極為重要的實(shí)用意義，而且對發(fā)展公路自然區(qū)劃也具有十分積極的理論意義。

4、況且公路對于平頂山來說是十分重要的運(yùn)輸方式，因此研究平頂山公路沿線工程災(zāi)害的類型，可能災(zāi)害存在的潛在威脅、以及對于地質(zhì)災(zāi)害時空預(yù)測預(yù)報技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害時間與空間預(yù)測預(yù)報，對地質(zhì)災(zāi)害的減災(zāi)與防災(zāi)具有十分重要的意義。1.1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀國際對于公路災(zāi)害及次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理、危險性評估、潛在地質(zhì)災(zāi)害識別、監(jiān)測、預(yù)警等研究處于發(fā)展階段，許多科學(xué)與工程問題缺乏深入研究。國內(nèi)對于公路地質(zhì)災(zāi)害的交通風(fēng)險管理方面的研究，目前基本處于空白。對于不同的地區(qū)由于地質(zhì)不同及研究的程度也就不同，至少在平頂山還沒有人對于公路地質(zhì)災(zāi)害做專門的研究。1.2研究的內(nèi)容及技術(shù)路線1.2.1研究的內(nèi)容就針對平頂山而言，

5、公路工程災(zāi)害包括公路地質(zhì)災(zāi)害、公路路基病害、公路路面病害。我們通過沿平頂山各縣區(qū)國道、省道、縣道等路段進(jìn)行實(shí)地勘測，分析災(zāi)害的類型、發(fā)生的機(jī)理，進(jìn)行災(zāi)害等級劃分，評估災(zāi)害的存在的潛在威脅，對災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)定時觀測，積累災(zāi)害的各種數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)參數(shù)庫。1.2.2研究的技術(shù)路線公路工程災(zāi)害調(diào)查與評估分析研究收集資料、實(shí)地勘察災(zāi)害類型的分類及特征公路地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場特征分析公路地質(zhì)災(zāi)害破壞機(jī)制公路災(zāi)害等級劃分 公路地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的建立、調(diào)用及管理公路地質(zhì)災(zāi)害的安全預(yù)測公路地質(zhì)災(zāi)害安全評價、存在的潛在的威脅第2章 公路工程地質(zhì)災(zāi)害2.1公路工程地質(zhì)災(zāi)害公路地質(zhì)災(zāi)害是指由自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人

6、民生命和公路工程安全的地震、山體崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、特殊巖土等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。平頂山市地質(zhì)環(huán)境條件比較復(fù)雜，山區(qū)、丘陵區(qū)和礦區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害類型為山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降及地裂縫。并以山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷為主。山體崩塌、滑坡隱患點(diǎn)主要分布在平頂山市的西南、西北、東南部山區(qū)，尤其是削坡修路、建房和露天采礦等人為工程活動造成的崩塌、滑坡隱患點(diǎn)數(shù)量多，分布集中；地面塌陷主要分布在采礦塌陷區(qū)，泥石流溝隱患點(diǎn)主要分布在魯山縣西部的山區(qū)。平頂山市魯山縣山區(qū)面積大，山區(qū)除巖石裸露區(qū)域外，多為土石混合堆積物覆蓋，受連續(xù)降雨、人工削坡建設(shè)等因素的影響，小

7、型滑坡現(xiàn)象一旦發(fā)生將直接影響到居民房屋及生命安全?；隆⒒?崩)塌、泥石流、巖溶、采空地面塌陷、地面沉陷、地面坑槽、地面裂縫、邊坡的沖刷2.2公路工程地質(zhì)災(zāi)害類型公路工程災(zāi)害類型主要表現(xiàn)為路基病災(zāi)（病）害和路面病害路基災(zāi)（?。┖τ校郝坊料?、邊坡（崩）塌、邊坡沖刷、滑坡、泥石流路面病害分為水泥混凝土路面病害：接縫破損病害表現(xiàn)為擠碎、錯臺、唧泥、拱起，面板斷裂和裂縫等；瀝青混凝土路面病害沉陷、車轍、疲勞開裂、推移(剪切變形)、低溫縮裂(反射裂縫)、松散和坑槽等；2.3路基災(zāi)害公路路基災(zāi)害是因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害，水毀災(zāi)害等原因使公路路基發(fā)生破壞，從而導(dǎo)致公路通行、運(yùn)營能力等公路正常使用功能的喪失或減弱的事

8、件，這樣路基災(zāi)害一般包括地質(zhì)災(zāi)害和氣象災(zāi)害，常見的有崩、滑、流、公路水毀等事件。災(zāi)害由孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體和災(zāi)情四部分組成。就公路而言，孕災(zāi)環(huán)境是孕育災(zāi)害的區(qū)域，如山區(qū)河流易發(fā)生暴雨洪水，山區(qū)易發(fā)生崩塌、滑坡。公路路基災(zāi)害的致災(zāi)因子是對公路本身、公路設(shè)施、道班房等產(chǎn)生不利影響或破壞的事件。如:崩塌、滑坡、泥石流。公路路基災(zāi)害的承災(zāi)體即被災(zāi)害破壞的公路及其一系列設(shè)施。災(zāi)情即公路受災(zāi)后公路受影響的情況，包括公路本身設(shè)施受災(zāi)情況，和公路交通運(yùn)輸受災(zāi)害影響的情況。2.3.1公路路基災(zāi)害分類公路路基災(zāi)害和所在地區(qū)地質(zhì)地形等自然條件密切相關(guān)，因此可據(jù)公路所在區(qū)域的地形地貌結(jié)合巖土特點(diǎn)進(jìn)行孕災(zāi)環(huán)境分類

9、:4對公路造成災(zāi)害有多種致災(zāi)因子，路基地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)因子主要有崩塌、滑坡、泥流、路基沉陷、地裂縫、砂土液化、地震等。路基水毀災(zāi)害的致災(zāi)因子主要有暴雨洪、冰雪洪水、潰壩洪水等。本文主要針對對公路破壞較為嚴(yán)重的崩塌、滑坡、路基沉陷、公路邊坡沖刷、公路泥石流堆積區(qū)災(zāi)害情況進(jìn)行研究。2.3.2路基沉陷路基沉陷是一種常見的公路病害，表現(xiàn)為路面形成大量裂縫，路基局部標(biāo)高降低很多，發(fā)生垂直沉落。多發(fā)生在填方路段或半填半挖路段。7l)路基沉陷是多方面因素作用的結(jié)果:(l)工程地質(zhì)與地形修筑公路遇不良地質(zhì)地段，如軟基地段。若未換土或換土不徹底，或未很好的壓實(shí)時，在路基填筑壓實(shí)結(jié)束后原軟弱層發(fā)生擠壓下沉，造成路基

10、沉陷。在山區(qū)建造公路，大量路基采用半填半挖及陡坡路基，由于填土厚度不一，造成沉降不同，發(fā)生路基沉陷。(2)路基填方壓實(shí)度不足由于在現(xiàn)場施工，最佳含水率受到溫度濕度等影響，壓實(shí)不能達(dá)到最佳效果。由于施工進(jìn)度等原因造成壓實(shí)時間不足。在填方路堤，路基達(dá)到一定高度后，邊緣土體往往存在壓實(shí)不足的情況。上面這些問題都會導(dǎo)致路基沉陷的發(fā)生。(3)地基中存在軟弱土層軟弱土層在附加應(yīng)力作用下，發(fā)生固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降和側(cè)向塑性擠出，從而導(dǎo)致路基沉陷。(4)填筑物物質(zhì)成分不均在公路路基填筑時，對填方物質(zhì)的成分、級配不可能做到嚴(yán)格有效的控制。填筑物通常是隧道和開挖路塹的棄方。這些物質(zhì)的成分、力學(xué)性質(zhì)、級配都相差較大

11、。在施工時，若施工厚度過大，導(dǎo)致壓實(shí)度不夠，建成后在長期荷載作用和自重作用下，填筑物質(zhì)發(fā)生不均勻沉降變形，導(dǎo)致路基的沉陷。2)路基沉陷對公路的危害發(fā)生路基沉陷使公路的使用性能極大的降低，而公路建設(shè)中半填半挖和軟基情況較多，如處理不當(dāng)常有路基沉陷出現(xiàn)。公路發(fā)生路基沉陷后，公路平整度大大降低，公路使用性能降低，威脅行車安全，路基沉陷對公路的危害較大。2.3.3邊坡滑（崩）塌崩塌多發(fā)生在大于60°70°的斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離本體崩落、滾動，堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象，是斜坡破壞的一種形式。崩塌體會對邊坡、路基、路面和橋梁等公路設(shè)施造成一定程度的破壞。該張照片是

12、G207國道路一側(cè)l)崩塌分類按照崩塌體的規(guī)模、范圍、大小可以將崩塌分為剝落、墜石和崩落等類型，如下表：崩塌類型型塊度剝落量（塊度>0.5m）坡度剝落較小<25%30°40°墜石較大50%75%30°40°崩落很大>75%>40°2)崩塌的成因和形成條件巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌三個條件，又通稱為地質(zhì)條件，它是形成崩塌的基本條件。一般來說，各類巖石都可能產(chǎn)生崩塌，但規(guī)?？赡懿煌杂驳膸r石(花崗巖、石英巖等)抗剪切和抗風(fēng)化能力強(qiáng)，能形成高峻陡峭的斜坡，由外因?qū)е碌男逼路€(wěn)定性被破壞后，極易產(chǎn)生大規(guī)模崩塌。而由軟硬互層(如

13、砂頁巖互層、石灰?guī)r與泥灰?guī)r互層等)構(gòu)成的斜坡，往往以小型剝落或墜落為主。各種構(gòu)造面，如裂縫面、巖層界面、斷層等，對坡體的切割、分離作用，破壞了巖體內(nèi)部的聯(lián)結(jié)。當(dāng)其傾向臨空且傾角較陡時，若斜坡受力情況突然發(fā)生變化時，就可能沿軟弱面崩落。坡度大于45“的高陡斜坡、山嘴或凹形陡坡時是形成崩塌的有利地形，且地形切割越強(qiáng)烈，高差越大，產(chǎn)生崩塌的可能性越大。某些外部環(huán)境作用或人工活動是誘發(fā)崩塌的重要因素。例如，地震、融雪，連續(xù)暴雨、地表水沖刷浸泡、開挖坡腳等，都可能改變了坡體的原始平衡狀態(tài)，從而誘發(fā)崩塌。特征：指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定

14、的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。原因：從公路沿線滑坡產(chǎn)生的誘發(fā)因素角度來看，地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及地下水是主控因素，地形、氣候等是次要因素，從相關(guān)文獻(xiàn)可知，約有是由于工程建設(shè)引發(fā)的新滑坡，約的滑坡是在工程建設(shè)中復(fù)活的古滑坡，約的滑坡是在勘察設(shè)計中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)而路線無法繞避的。路工程建設(shè)活動是主要的誘發(fā)因素。防止措施：滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不留后患”的原則。我國防治滑坡的工程措施很多，主要有兩類：一是消除或減輕水的危害,具體點(diǎn)就是排除地表水：排除地表水是整治滑坡不可缺少的輔助措施，而

15、且應(yīng)是首先采取并長期運(yùn)用的措施。其目的在于攔截、旁引滑坡區(qū)外的地表水，避免地表水流入滑坡區(qū)內(nèi)；或?qū)⒒聟^(qū)內(nèi)的雨水及泉水盡快排除，阻止雨水、水進(jìn)入滑坡體內(nèi)。主要工程措施有：設(shè)置滑坡體外截水溝；滑坡體上地表水排水溝；做好滑坡區(qū)的綠化工作等。排除地下水：對于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有：截水盲溝用于攔截和旁引滑坡區(qū)外圍的地下水；支撐盲溝兼具排水和支撐作用；仰斜孔群用近于水平的鉆孔把地下水引出。此外、還有盲洞、滲管、垂直鉆孔等排除滑坡體內(nèi)地下水的工程措施。二是改變滑坡體的外形，設(shè)置抗滑建筑物。具體點(diǎn)削坡減重：常用于治理處于“頭重腳輕”狀態(tài)而在前方又沒有可靠的抗滑地段的滑體，使滑體外形改善、重

16、心降低，從而提高滑體穩(wěn)定性。修筑支擋工程：因失去支撐而滑動的滑坡或滑坡床陡，滑動可能較快的滑坡，采用修筑支擋工程的辦法，可增加滑坡的重力平衡條件，使滑體迅速恢復(fù)穩(wěn)定。支擋建筑物種類有：抗滑片石垛、抗滑樁、抗滑擋墻等。改善滑動帶的土石性質(zhì)：一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學(xué)方法對滑坡進(jìn)行整治。由于滑坡成因復(fù)雜，影響因素多，因此需要上述幾種方法同時使用綜合治理，方能達(dá)到目的。2.3.4滑坡滑坡是指一定的地形、地質(zhì)條件下失去原有的力學(xué)平衡時，斜坡上的巖體或土體在重力作用下沿著一定的軟弱面，整體向下滑動1141。根據(jù)我國各類滑坡的特征及其發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，公路部門提出了一下按滑體組成物質(zhì)主滑面成因、

17、滑體厚度、規(guī)模為劃分的標(biāo)準(zhǔn)分類法見表由于山坡或路基邊坡發(fā)生滑坡常使交通中斷，影響公路的正常運(yùn)輸。大規(guī)模的滑坡又會堵塞河道，砸壞路基及橋梁，等公路設(shè)施，造成行車事故引起人身傷亡，此是公路主要災(zāi)害之一。分類標(biāo)準(zhǔn)分類特征滑坡物質(zhì)組成粘性土滑坡滑坡多分布在丘陵地帶及盆地邊緣，其規(guī)模一般不大，并常成群出現(xiàn)其滑坡帶位于受水或卸載條件下易于崩解或膨脹的一層中。黃土滑坡多分布于黃土高原地區(qū)，特別是黃土源的邊，其規(guī)模較大并具崩塌性堆填土滑坡其滑坡帶位于受水或卸載條件下易于崩解或膨脹的一層中一般規(guī)模不大堆積土滑坡分布于山區(qū)河谷兩岸的緩坡地段，滑面常沿基巖凹槽頂面及不同成因的堆積面形成，滑體由坡積、崩積、洪積、殘積

18、物等組成成破碎巖石滑坡分布與構(gòu)造作用強(qiáng)烈的山區(qū)，常見于逆斷層的上盤，其規(guī)模一般較大巖石滑坡布于構(gòu)造作用比較輕微或不強(qiáng)烈的山區(qū)，最常見的是沉積巖分布地區(qū)的順層巖石滑坡，其滑帶為層間錯動帶帶主滑動面成因堆積面滑坡堆積面是指基巖頂面不同時期和不同成因第四系堆積物內(nèi)部的界面層面滑坡層面是指沉積巖的層面、某些變質(zhì)巖片里面、假整合面、各期噴出巖之間的界面等等構(gòu)造面滑坡圍巖間的接觸面、巖漿巖的原生節(jié)理面、土體內(nèi)的原生裂隙面及構(gòu)造面同生面滑坡同生面并非土體固有的軟弱面，而是在較均一土體中與滑體滑動同時產(chǎn)產(chǎn)的新剪切面滑坡體厚度巨厚層滑坡厚度大于50mm厚層滑坡厚度20一50mm中層滑坡厚度6一20mm淺層滑坡厚

19、度小于6mm滑坡體規(guī)模特大型滑坡數(shù)百萬立方米至幾億立方米大型滑坡進(jìn)百萬立方米到幾百萬立方米中型滑坡數(shù)萬立方米至數(shù)十萬立方米小型滑坡數(shù)千立方米以內(nèi)2.3.5泥石流泥石流是一種工程動力地質(zhì)現(xiàn)象，它是高濃度水、砂、礫符合異向混合流，是顆粒大小差異很大的固體(巖土體和液體水)的聯(lián)合運(yùn)動。具有突然爆發(fā)與流速快、流量的、物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)。砌筑砂、礫主要按滾動及躍動狀態(tài)遷移115。泥石流發(fā)生于山區(qū)，溝谷中由暴雨、冰雪融水等因素激發(fā)突然暴發(fā)，在很短時間內(nèi)將大量泥砂、石塊沖出溝外，在寬闊的堆積區(qū)漫流堆積，常常給人類生命財產(chǎn)造成重大危害“。表1.6是泥石流的分類及其防治。泥石流對公路的破壞方式主要有以下

20、4種:(l)泥石流高速運(yùn)動時直接沖擊公路體，當(dāng)沖擊力大于公路承受能力時，公路體被破壞。(2)泥石流流出山口后，由于地形開闊，溝床平緩，泥沙逐漸在山前區(qū)堆積。若線路通過該區(qū)標(biāo)高較低，泥沙淤埋線路、橋涵和隧洞，造成公路的中斷。堵塞的橋涵不能及時清理給路基，線路及其他設(shè)施安全留下隱患。(3)泥石流災(zāi)害可將溝床下切數(shù)米以上。它下蝕溝床、掏空橋梁墩臺和護(hù)岸基礎(chǔ)還可切穿隧道的頂部，造成過溝建筑物和防護(hù)工程毀壞。(4)大型泥石流可在極短的時間內(nèi)堵塞或全部堵斷主河形成堰塞湖，使河水上漲淹沒上游沿岸線路，堵塞體潰決后又形成異常洪水，危及下游沿岸的線路與橋涵。全世界約有60多個國家受泥石流災(zāi)害影響，我國是多山國家

21、，泥石流有發(fā)育多、規(guī)模大、頻率高、災(zāi)害重等特點(diǎn)，約有20多個省、市、自治區(qū)受泥石流災(zāi)害威脅。根據(jù)防護(hù)地區(qū)的具體條件，因地制宜地采取跨越、排導(dǎo)、攔擋、攔截以及水土保持等措施對泥石流的采取綜合防治。原因：邊坡的巖體不但軟弱，同時層間節(jié)理、裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，將邊坡巖體切割成多個塊體與楔形體，順坡向的節(jié)理、裂隙面平直、光滑，利于邊坡巖體的滑落，從而引起邊坡的不穩(wěn)。由于開挖造成原始應(yīng)力狀態(tài)的改變，巖（土）體卸荷造成邊坡表層巖土回彈松弛，邊坡裂隙擴(kuò)大，為雨水滲入創(chuàng)造了條件。隨著巖（土）體卸荷裂隙的發(fā)展和雨水的長期作用，當(dāng)坡體較大范圍土層強(qiáng)度衰減，邊坡就會產(chǎn)生滑動破壞。防止措施：可將現(xiàn)在的引水明渠改為暗渠，然

22、后將邊坡放緩并將挖下來的泥土覆蓋在暗渠的上面。2.3.6邊坡沖刷 特征:自然邊坡經(jīng)人工開挖和改造形成的地質(zhì)體,也有著復(fù)雜的水文及水文地質(zhì)條件形成的機(jī)理：水因素主要是對公路開挖坡體穩(wěn)定性的影響水軟化滑面材料，使其抗剪強(qiáng)度降低從而造成失穩(wěn)；在巖土體內(nèi)特別是滑面材料內(nèi)形成一定類型的地下水壓力，如孔隙壓力、滲透壓力等在滑面蠕動變形過程中，孔隙水壓力會增大，有時會形成高孔隙水壓力，加速滑面變形而造成坡體失穩(wěn)；水在坡體內(nèi)滲流時產(chǎn)生動水壓力，若滲流流量過大，邊坡體在開挖過程中將受到影響。2.3.7橋梁部位沖溝特征：2.4路面病害水泥混凝土路面包括4種病害即接縫類、斷裂類、豎向位移類和表面類病害。由于目前主要

23、使用瀝青路面，下面主要介紹瀝青路面病害。由于行車荷載和自然因素的作用，瀝青路面在使用過程中逐漸產(chǎn)生各種破損。根據(jù)交通部2001年發(fā)布的(公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，瀝青路面破損分為裂縫類、松散類、變形類及其他類等四大類。就以最常見的公路路面病害作為研究。2.4.1路面沉陷特征：路面混凝土板或板的一部分下沉至路面設(shè)計標(biāo)高形成的機(jī)理：3).形成的機(jī)理：(1).路基土的固結(jié)沉降。(2).路基及基層的壓實(shí)不夠。(3).路基土融沉。2.4.2路面坑槽特征：發(fā)生在路面瀝青混凝土板內(nèi)的小片脫落，形狀大多類似于長方形，一般為2.5-10cm,深為 1.2-5cm形成的機(jī)理：由于砂石材料含泥量過大，混凝土內(nèi)有泥土

24、或雜物所致。2.4.3路面裂縫特征：（1）表面裂縫，產(chǎn)生在水泥混凝土路面表層的裂縫。（2）貫通裂縫，水泥混凝土板全厚的裂縫，又可分為：橫向和斜向裂縫：它是垂直或基本垂直（斜向）于路面中心線的，有規(guī)則的裂縫?？v向裂縫：它是平行或近似平行于路面中心的裂縫。交叉裂縫與網(wǎng)裂（破碎板）：交叉裂縫是兩條或兩條以上相互交錯的貫通板厚的裂縫。當(dāng)交叉裂縫進(jìn)一步發(fā)展形成網(wǎng)裂，使混凝土板喪失承載能力，便成為破碎板。角隅裂縫：從板角到斜向裂縫兩端的距離小于1.8米的裂縫，裂縫面垂直且貫穿板厚。形成的機(jī)理：表面裂縫是由于由混凝土混合料的早期過快失水干縮和碳化收縮引起的；橫向和斜向裂縫是由于水泥混凝土的粗骨料品質(zhì)不良、水

25、灰比不當(dāng)或配合比不合理，使路面在使用初期產(chǎn)生干縮裂縫，引起橫向或斜向開裂；縱向裂縫是由于基礎(chǔ)的原因即基礎(chǔ)不均勻支承或支承力不足及路基凍脹沉陷，在荷載的重復(fù)作用及超載與偏載作用下，使混凝土板產(chǎn)生縱向開裂；交叉裂縫和破碎板（網(wǎng)裂）是由于水泥混凝土強(qiáng)度不足，在輪載和溫度作用下會出現(xiàn)交叉裂縫、路基或基層的凍脹與翻漿，引起基礎(chǔ)不均勻支承，使路面板開裂，發(fā)展成為破碎板路基和基層的強(qiáng)度與水穩(wěn)性差，施工時接縫灌縫不能滿足要求，一旦受到水的浸入，將會發(fā)生不均勻沉陷，在車輪荷載作用下，混凝土板塊出現(xiàn)交叉裂縫。2.4.4公路路面隆起 特征：有很深的車轍的帶狀物且中間高兩側(cè)低，樹根拱起地面。形成的機(jī)理：瀝青路面結(jié)構(gòu)頂

26、層材料在車輪的物理磨耗和自然環(huán)境因素的作用下不斷損失造成的，路面在高溫條件下瀝青混合料側(cè)向流動變形引起的，在車輛荷載作用下方表現(xiàn)為下凹，而兩側(cè)表現(xiàn)為上凸，還有一種原因是由于高大的喬木長時間會引起路面拱起。2.4.5車轍按照車轍發(fā)生的形式可分為:結(jié)構(gòu)性車轍、磨損性車轍和流動性車轍。車轍產(chǎn)生的原因:1材料性能:主要指瀝青和礦料:瀝青粘度偏小是材料性能影響路面車轍的主要原因之一。礦料棱角性差，粗糙度不夠，使集料缺乏嵌擠力也會引起車轍。2配合比設(shè)計:(l)級配:礦料級配不合理，粗集料未緊密嵌擠，內(nèi)部有懸浮現(xiàn)象同時混合料的礦料級配過細(xì)，未形成骨架，在車輛荷載作用下，變形較大。(2)瀝青用量:瀝青用量是影

27、響高溫穩(wěn)定性的最重要的因素之一。瀝青用量超過最佳用量的0.3%一0.5%以上對車轍將會有很大影響;(3)空隙率:空隙率對車轍的影響很大。對于最大粒徑燕26mm的密級配瀝青混凝土混合料，重載交通條件下的高速、一級公路夏炎熱區(qū)90mm以深內(nèi)空隙率為4-6%，夏熱區(qū)及夏涼區(qū)為3一5%，但對于炎熱的夏季，當(dāng)設(shè)計空隙率大于5%時，施工時壓實(shí)度至少提高1個百分點(diǎn)，混合料內(nèi)部才能密實(shí)。3施工控制:(l)碾壓不密實(shí)，壓實(shí)度不夠;(2)層間污染嚴(yán)重，未噴灑粘層油;(3)瀝青混合料發(fā)生離析。4設(shè)計問題:主要體現(xiàn)在長大縱坡的選擇。第三章公路地質(zhì)地質(zhì)災(zāi)害危險性評價指標(biāo)體系地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是由地質(zhì)環(huán)境變異引起的，而地質(zhì)環(huán)

28、境是一個由眾多因素確定的復(fù)雜體系;地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的難點(diǎn)在于如何合理地把握這些因素，并確定它們對災(zāi)害發(fā)生過程的貢獻(xiàn)。任何評價預(yù)測模型都是建立在一定的評價因素集上的。但是就目前而言，評價指標(biāo)體系的確定是一項(xiàng)非常困難的工作。各個領(lǐng)域在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評價時，對于指標(biāo)體系的選取尚無一個通行的標(biāo)準(zhǔn)，往往要依靠領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)、根據(jù)評價實(shí)際情況取舍。因此，為了保證地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評價的客觀性，必須建立一套相對合理和規(guī)范的評價指標(biāo)體系，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)和區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價需要，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害指標(biāo)體系，并提出較為科學(xué)的評價方法。因此，為了保證地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的客觀性，必須建立一套相對完整、合理的評價指標(biāo)

29、體系。另外，地質(zhì)災(zāi)害危險性評價指標(biāo)的研究是地質(zhì)災(zāi)害危險性評價工作的重要組成部分。建立評價指標(biāo)體系，不僅可以規(guī)范工程技術(shù)人員或軟件用戶根據(jù)指標(biāo)體系來確定研究區(qū)綜合分析評價的各項(xiàng)指標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn)，還可以指導(dǎo)野外地質(zhì)人員在調(diào)查時，有目的的按照相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查與收集。3.1建立評價指標(biāo)體系的意義建立評價指標(biāo)體系是地質(zhì)災(zāi)害研究的前提和基礎(chǔ)，只有全面系統(tǒng)的將主要影響因子考慮到評價體系中去，并根據(jù)災(zāi)害的內(nèi)在規(guī)律和危害程度綜合分析后，形成的相應(yīng)的評價指標(biāo)體系，這樣評價指標(biāo)體系才比較合理，評價的可靠性才可能會高，評價才具有實(shí)際意義。具體來講評價指標(biāo)體系的意義可從概括如下:(l)定量評價和預(yù)測的

30、基礎(chǔ)任何評價預(yù)測模型都是建立在一定的評價指標(biāo)之上的。對于地質(zhì)環(huán)境這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它既包含有自然地質(zhì)條件因素，又包含有社會屬性的人類活動因素，不僅因素之間的相互關(guān)系極為復(fù)雜，而且，因素的量化也很困難。對這樣一套有很強(qiáng)不確定的因素體系，只有通過深入的分析，從繁雜的因素交錯關(guān)系中，抓住問題的實(shí)質(zhì)，提出代表性的指標(biāo)，建立指標(biāo)體系及量化標(biāo)準(zhǔn)，才可能實(shí)現(xiàn)定量評價與預(yù)測。 (2)政府管理和決策的依據(jù)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的危險性制定防災(zāi)減災(zāi)決策是管理部門的一項(xiàng)重要任務(wù)。政府管理決策的主要依據(jù)是反映地質(zhì)災(zāi)害的各類指標(biāo)和數(shù)據(jù)。政府根據(jù)評價指標(biāo)反映的地質(zhì)災(zāi)害情況，選擇合適的防災(zāi)減災(zāi)的措施和手段。因此，建立規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化

31、的指標(biāo)體系是政府管理和決策必不可少的工具。(3)信息共享與全民意識地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害的有關(guān)信息具有空間地理屬性，是一種空間信息，屬于廣義的地理信息范疇，隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息傳輸和信息資源共享已成為現(xiàn)實(shí)。但是由于我國地理標(biāo)準(zhǔn)化委員會成立比較晚，正式的地理信息標(biāo)準(zhǔn)尚未公開發(fā)表，尤其是公路地質(zhì)部門標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。因此，迫切需要建立一套標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)體系。3.2建立評價指標(biāo)體系的原則在地質(zhì)災(zāi)害危險性評價中，評價指標(biāo)的選取非常重要。然而，由于受到各種客觀條件的限制，不可能將各種影響因素全部反映到地質(zhì)災(zāi)害危險性評價中來，這樣就需要從這些眾多因素中選取對評價起控制作用的最主要的指標(biāo)，而忽略對其影響較

32、小的次要指標(biāo)l5。評價指標(biāo)體系是由若干個單項(xiàng)評價指標(biāo)組成的有機(jī)整體，它反映了地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的目的和要求，而且要全面、合理、科學(xué)和實(shí)用，并能為有關(guān)部門和人員接受。迄今為止，由于研究深度、各行業(yè)要求側(cè)重點(diǎn)不同等多種原因，我國尚未建立一個標(biāo)準(zhǔn)化的、普遍適應(yīng)的評價指標(biāo)體系，已有的評價指標(biāo)體系多是由單一或少數(shù)幾個指標(biāo)構(gòu)成的評價體系l5，適用性不高。本文針對平頂山魯山縣山區(qū)公路崩塌、滑坡、路基沉陷災(zāi)害的特點(diǎn)，研究了有關(guān)指標(biāo)體系的建立原則問題，不再將系統(tǒng)性和普適性作為構(gòu)建評價指標(biāo)體系的首要原則，而是著重強(qiáng)調(diào)具體問題具體分析的基本準(zhǔn)則，強(qiáng)調(diào)在普遍適應(yīng)性的框架之下充分考慮評價研究區(qū)域的具體情況6。建立評價指

33、標(biāo)體系時一般考慮以下幾點(diǎn)原則:(l)評價指標(biāo)宜分為內(nèi)在(地質(zhì)環(huán)境)因素和誘發(fā)因素依據(jù)其性質(zhì)，可以將評價指標(biāo)分為內(nèi)在因素和誘發(fā)因素。內(nèi)在因素是指諸如研究區(qū)域內(nèi)植被、坡度、坡體結(jié)構(gòu)類型、地形地貌、巖土體性質(zhì)、災(zāi)害規(guī)模等那些災(zāi)害體所處環(huán)境固有的因素，對災(zāi)害危險性具有主要的控制作用。誘發(fā)因素主要是指地震、降雨及人類工程活動等，它們對災(zāi)害的發(fā)生常常起到誘發(fā)或加速作用。將因素指標(biāo)明確劃分為內(nèi)在因素和誘發(fā)因素還有另外一個重要意義。內(nèi)在因素反映了自身地質(zhì)條件的優(yōu)劣，內(nèi)在因素組合特征決定了災(zāi)害的易發(fā)性:誘發(fā)因素反映了外界條件作用的強(qiáng)弱程度，對災(zāi)害的發(fā)生具有促進(jìn)作用。(2)評價指標(biāo)對評價目標(biāo)是必要的選擇評價指標(biāo)時

34、，宜盡可能剔除那些對評價目標(biāo)影響很小的評價指標(biāo)。(3)評價指標(biāo)對評價目標(biāo)是充分的對評價目標(biāo)的影響程度達(dá)到一定水平的評價指標(biāo)，原則上必須參與評價。(4)階段性和精度適應(yīng)性原則對于地質(zhì)災(zāi)害危險性評價，針對不同的評價對象或工作階段，研究工作的精度和研究深度是不一樣的。指標(biāo)體系的確定在一定程度上，應(yīng)能夠滿足不同精度和不同工作階段工作的需要。(5)簡明性和可操作性原則強(qiáng)調(diào)指標(biāo)的簡明性和可操作性對地質(zhì)災(zāi)害危險性評價尤其重要。簡明性是指標(biāo)應(yīng)盡可能的簡單、明確，具有代表性;可操作性是評價指標(biāo)的內(nèi)容可以通過實(shí)際工作比較方便的獲取或?qū)崿F(xiàn)。指標(biāo)體系的選擇和確定的過程中，如何把握簡明性和可操作性是實(shí)際工作的難點(diǎn)之一，

35、其矛盾在于地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性。為此通常采用目標(biāo)分析方法建立評價指標(biāo)體系，即將目標(biāo)分解，直到認(rèn)為子目標(biāo)能夠用定量或定性的獨(dú)立指標(biāo)衡量為止。根據(jù)問題的特點(diǎn)，可采用三層結(jié)構(gòu)，第一層是基礎(chǔ)指標(biāo)層，第二層是類指標(biāo)層，第三類是目標(biāo)層。(6)評價指標(biāo)之間應(yīng)盡可能相互獨(dú)立選擇評價指標(biāo)時，應(yīng)考慮問題的階段性、針對性，選擇有代表性的指標(biāo)，避免指標(biāo)之間的重疊交叉。因素的獨(dú)立性越大越好，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的因素宜合并，以避免增加模糊合成模型選擇的難度。3.3公路路面災(zāi)害體系的評價指標(biāo)3.3.1公路路面病害分析與評價就以路面車轍為例來探討一下，車轍的形成條件和影響因素是很多的，影響車轍病害危險性的因素主要有內(nèi)在因子(環(huán)境條件)

36、、誘發(fā)因子。內(nèi)在因子包括瀝青混合料、瀝青、粗細(xì)集料、油石比是瀝青路面穩(wěn)定性內(nèi)在因素，決定車轍變形破壞的形式和規(guī)模，對車轍的形成起控制作用。誘發(fā)因子包括降雨、路基的穩(wěn)定性、行車荷載作用、溫度等，是車轍穩(wěn)定性的外部因素，也是最積極的因素本文選擇和車轍產(chǎn)生直接相關(guān)，并能反映車轍穩(wěn)定的因素進(jìn)行評判，排除那些次要的或與穩(wěn)定度關(guān)系不大的因素，根據(jù)調(diào)查資料分析，結(jié)合研究區(qū)災(zāi)害具體特點(diǎn)，確定可作為車轍危險性的評判的主要因素有:（1）瀝青混合料：路面是瀝青混合料之間的相互搭配作用形成的，這種作用主要體現(xiàn)在瀝青、礦粉、粗細(xì)骨料三者的配合比例上。（2）瀝青：在路面上瀝青的好壞也起著和大的作用，因?yàn)槁访娴膶优c層之間送

37、瀝青的標(biāo)號也是不一樣的。地區(qū)不一樣的，最低溫度與最高溫度不同所用的瀝青的標(biāo)號也是不同的。（3）粗細(xì)集料：粗細(xì)集料在瀝青混合料路面里，是靠相互之間的嵌擠所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞行車荷載，所以對骨料的前度也是有很高的要求的。（4）油石比：瀝青混合料主要是靠瀝青與粗細(xì)集料的粘結(jié)力，過多話也是會出現(xiàn)泛油，過少則會使粘結(jié)力不夠。故油石比在評估中也顯得很重要。（5）降雨：雨水對于瀝青混凝土路面也是很容易造成損壞的。（6）行車荷載：超載對于路面來說也是比較嚴(yán)重的，長時間的話會降低路面的路用性能會使路面崩潰，他是早乘車者的主要原因。（7）溫度：路面表面的熱量容易散失或吸收，對于內(nèi)部的則不會出現(xiàn)上述情況，而造成溫縮

38、應(yīng)力會使車輛在此處形成應(yīng)力集中而是路面也會出現(xiàn)車轍病害。3.3.2車轍危險性評價模型建立層次結(jié)構(gòu)模型以車轍危險性為目標(biāo)層，以地質(zhì)環(huán)境條件和誘發(fā)因子為準(zhǔn)則層，以與形成崩塌有關(guān)的7個影響因素為方案層，建立層次結(jié)構(gòu)模型。車轍危險性評估瀝青混合料內(nèi)在因子外在因子瀝青粗細(xì)集料溫度油石比降雨行車荷載3.4公路路基災(zāi)害體系的評價指標(biāo)3.4.1公路路基災(zāi)害分析與評價就那路面沉陷為例路基施工完工后，隨著時間的延長與載荷的作用，路基在垂直方向上常會產(chǎn)生較大的變形和沉陷。從反映在路面上的結(jié)果看，沉陷有不均勻下沉、局部沉陷、整體下沉三種類型;路基沉陷的產(chǎn)生部位分有路基沉陷和地基沉陷兩類。高填土路基沉陷有時并不單單是沉

39、陷一種，常常在沉陷的同時，要伴隨著路基橫縱向開裂或邊坡滑動。我國的路基沉陷災(zāi)害十分嚴(yán)重，特別是在黃土或軟土地區(qū)尤為嚴(yán)重。經(jīng)過幾十年的努力，科技工作者對路基沉陷災(zāi)害的成因機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，也取得了一定的成果。但是由于路基沉陷災(zāi)害影響因素多、成因機(jī)理復(fù)雜，現(xiàn)在很少涉及到路基沉陷危險性評價的研究。本文將根據(jù)研究區(qū)公路災(zāi)害的調(diào)查情況，結(jié)合最新研究成果，對路基沉陷災(zāi)害的危險性評價進(jìn)行嘗試，以便為公路養(yǎng)護(hù)管理部門做出決策提供依據(jù)。3.4.2路基沉陷危險性評價因子的選取路基沉陷的發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果。通過對研究區(qū)路基沉陷災(zāi)害的分析以及形成機(jī)理的研究，特選出下面幾個因子作為路基沉陷災(zāi)害危險性評價的

40、影響因子:工程地質(zhì)、土層厚度、地下水交替變化、填土高度、路基填料類型、降雨、施工、沉陷規(guī)模等。(1)地基土質(zhì)類型如果地質(zhì)條件不良，原地面比較軟弱，特別是在泥沼地段、流沙和垃圾以及其它劣質(zhì)土地段，由于土的工程性質(zhì)差，很容易發(fā)生路基沉陷。(2)土層厚度地基中土層的厚度對路基沉陷有一定的影響，若土層較厚，則發(fā)生路基沉陷的可能性就大，若土層較薄，發(fā)生沉陷的可能性就會小。(3)地下水交替變化影響地下水交替作用下，路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化。土體重度在一定范圍內(nèi)變化，更為重要的是，由毛細(xì)管引起的負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值，再加上水的軟化，可以使土體產(chǎn)生沉降變形，發(fā)生路基沉陷。(4)填土高度路基填土高度對

41、路基沉陷有重要影響，填土越高，土體越難完全固結(jié)，發(fā)生路基沉陷的可能性就越大。(5)路基填料的類型填土性質(zhì)較差將導(dǎo)致壓縮性增大，在路基施工和運(yùn)營期間產(chǎn)生路基沉陷。將填料分為巨粒土、粗粒土和細(xì)粒土三種。(6)降雨降雨是公路災(zāi)害發(fā)生的重要誘因，由于雨量過大，可能使路基中的細(xì)顆粒流失，土中應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，引起路基沉陷的發(fā)生。(7)施工方面的原因壓實(shí)度是控制路基質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，壓實(shí)度不足是路基沉陷發(fā)生的重要原因。(8)沉陷規(guī)模路基沉陷的規(guī)模將用沉陷的深度和長度來表示危險性的大小。3.4.3路基沉陷危險性評價的步驟路基沉陷危險性評價的結(jié)構(gòu)模型的建立通過對路基沉陷機(jī)理和影響因子的分析，本文選取地基土質(zhì)類型、土層厚度、地下水變化、填土高度、路基填料類型、壓實(shí)度、多年平均降雨量、沉陷長度、沉陷深度等影響因子為評價模型的方案層。選取