2015年岩土工程师考试《专业知识》重点(4)

　　1.裂缝形成过程

　　对于半刚性基层，裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。水泥稳定碎石基层由于水分蒸发及温度变化的影响，很容易产生裂纹，在承受荷载之前，就已经存在大量的微细裂纹和孔洞。因此，实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载作用的，基层的温缩和干缩是引起裂缝的内因。 #

　　对于反射裂缝的形成，是由于面层底部的拉应力超过沥青混凝土极限强度所致。在基层开裂后，由于基层失去抵抗拉应力的作用，就在开裂位置将应力传递给面层，造成面层在裂缝处的应力集中。如果此时再加上偏荷载主拉应力(或剪应力)的作用，其应力值就有可能超过材料的极限强度，面层随之开裂。偏荷载作用的主拉应力(或剪应力)是促成反射裂缝形成的原因。因此，路面反射裂缝主要是由于基层开裂后的水平与垂直位移引起的。

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　　2、影响路面裂缝的主要因素及其对应措施

　　影响沥青路面裂缝轻重程度的主要因素包括：沥青和沥青混合料的性质，基层材料的性质，结构类型与组成情况，气候条件(特别是冬季气温及其变化)，交通量和车辆类型以及施工因素等。就水泥稳定碎石沥青路面而言，基层材料组成以及施工水平尤为重要。设计合理、施工良好的水泥稳定碎石基层不易在早期出现荷载型裂缝。 #

　　自20世纪30年代以来，国内外在防止半刚性基层路面的裂缝方面先后采取了很多措施。抗裂性能和防裂措施的研究可分为3大类：第一类为面层本身抗裂性能和防裂措施的研究，第二类是半刚性基层防裂性能和防裂措施的研究，第三类是面、基层之间作用原理及抗裂性能的研究。目前我国在防治反射裂缝方面主要也分为3大部分：一是改善沥青混凝土面层性能，如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性沥青等;二是设置应力/应变消减中间层，如采用SAMI、土工织物、土工格栅、粘接间断层、级配碎石中间层等;三是针对基层材料本身，选择抗冲刷性好、干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。

　　尽管已尝试了许多预防措施，但是迄今为止还没有找到能防止沥青混凝土面层产生对应裂缝或反射裂缝的有效措施。虽然以上各种措施都在实践中得到了应用，但目前各类措施的防裂效果在定性、定量上很不一致，这一方面表明对各种措施还缺乏进行系统评价的方法，另一方面也表明目前各种措施的防裂效果都还十分有限。原因可能在于各类措施的防裂效果都与其自身的性能有一定关系，只有满足一定的要求才能有效地防治反射裂缝。 #

　　概括说来，各种措施的防反射裂缝机理不外乎是增强材料自身的性能和减少外界因素的影响。具体就是增强材料的变化能力，提高其强度特性，消除应力集中(荷载应力集中和温度应力集中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该是在理论上和实验室内有效，具体就是增强材料的变化能力，提高其强度特性，消除应力集中(荷载应力集中和温度应力集中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该是在理论上和实验室内有效，同时也应该考虑到施工方便、经济合理等因素。

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　　3、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制

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　　近年来，为改善沥青路面的使用性能，对沥青面层进行了大量研究，采用了许多新技术，如改性沥青、SMA路面等。然而路面结构作为一个整体，单纯提高面层材料的性能难于发挥其应达到的效果，作为主要承重层，基层材料的性质和整体质量对沥青路面的使用性质和使用寿命有十分重要的影响。因此，优质基层不仅有利于反射裂缝的控制，而且还改善了整体性能，是合理而实用的技术途径。 #

　　作为优质基层，水泥稳定碎石最大的问题就是如何降低收缩裂缝。减少基层裂缝的产生可从4方面着手： #

　　(1)降低基层材料的收缩系数，提高基层材料的抗拉强度; #

　　(2)采用补偿收缩措施，如掺加膨胀剂;

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　　(3)采用限制收缩措施，如掺加纤维、土工织物等;#p#分页标题#e#

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　　(4)改善约束条件，如预锯缝、造成许多微细裂缝以及让基层先开裂等。作为膨胀性的化学物质，由于其实际效果受环境条件的影响，在复杂多变的路面自然条件下可能难以采用，而掺加各种加筋材料则增加施工难度、提高工程造价。降低约束则应施工实际效果出发，例如预锯缝。由于在荷载和环境因素作用下基层预切缝缝隙处的沥青面层产生应力集中，因此必须对该缝预加处理。而处理措施如何在面层施工中以及在行车荷载下保持稳定效果却难以控制。因此，笔者认为从材料组成设计、施工以及养护措施入手最为切实可行。 #

　　(1)老滑坡

　　1)斜坡面不顺直，呈无规律的台阶状，呈现弧圈状或簸箕状低洼微地貌。坡面一般长有植物，较大的树木呈现“马刀树”、“醉汉林”。 #

　　2)滑坡岸坡常凸岸，将河流向对岸挤压，有时因滑体被冲走而成凹岸，但多残留有巨漂孤石，岸坡并有坍塌迹象。

　　3)河流阶地被超覆或剪断，阶地面不连续，堆积物层次不连续或上下倒置，产状紊乱。斜坡前缘有泉水或湿地分布，喜水植物茂盛。

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　　4)滑坡后缘地带出现双沟同源或洼地，沟壁已较稳定，草木丛生。

　　5)滑坡体斜坡常呈上凹下凸起伏，前缘(土体)被挤出呈舌状凸起，地层不连续，产状不一致;两侧地层多有扰动和松动现象，有裂缝和拖曳褶曲;后缘壁较陡且有坍塌遗迹。

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　　6)冲沟沟壁或人工边坡，有时可见滑坡滑动面痕迹。 #

　　(2)稳定滑坡 #

　　1)主滑体己堆积于前缘地段，堆积坡面已较平缓密实，建筑物无变形迹象。

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　　2)滑坡壁多被剥蚀夷缓，壁面稳定，多长满草木。 #

　　3)河流已远离滑坡舌，不再受洪水淘刷，植被完好，无坍塌现象。

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　　4)滑坡两侧自然沟谷稳定。 #

　　5)地下水出露位置固定，流量、水质变化规律正常。

　　(3)具有发生滑坡条件的斜坡 #

　　1)堆积土组成的上陡下缓的斜坡，岩(土)体中含有软弱夹层或不利于斜坡稳定的结构面。 #

　　2)破碎岩石组成的陡峻山坡。 #

　　3)岩浆岩、变质岩风化带组成的斜坡。 #

　　4)断层破碎带中的谷坡 #

　　5)堆、坡积层下伏不透水层，并具临空面的斜坡。 #

　　6)由软岩组成和间夹软弱层的顺层地区，特别是倾角在10°～30°的斜坡。

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　　7)膨胀岩(土)地区边坡。 #

　　8)填筑土基底松软、地下水发育或积水，填筑前基底处理不当的斜坡。 #

　　9)不适当的工程施工，导致斜坡稳定条件发生恶化。 #

　　水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治措施，具体来说，主要包括以下几方面： #

　　(1)材料组成设计 #

　　首先是原材料的优选。选用合适的水泥，一般来说，C3A含量大、细度较细、石膏含量不足及S03含量小的水泥收缩较大。选用含泥量小、结构致密、吸水率小、弹性模量较大的骨料。在普通骨料范围内，砂岩骨料的收缩最大，石灰岩和石英岩的干缩都较小。掺用质量好、颗粒细的粉煤灰。加入新型外加剂，如能减少混凝土收缩率的外加剂——减缩剂。混凝土减缩剂的化学组成主要为聚醚或聚醚类衍生物，它几乎不存在水泥适应性问题，且与其它外加剂有良好的相容性。

　　其次是良好的配合比设计。通过级配的合理调整，尽可能采用骨架密实型结构，减少水泥含量，降低单方用水量，增加粗骨料的相对含量。 #

　　(2)施工控制 #

　　实践证明，水泥稳定碎石基层开裂的几率和程度，显着受现场施工控制的影响，在一定程度上也是施工组织管理、施工工艺水平的反映。只有在良好的施工前提下，减缩措施的效果才能得到反映。施工控制的主要内容是加强集料的组织管理，保证集料级配与实验室配合比相符、水泥剂量准确，保持基层材料强度的均匀性，控制碾压层的厚度和含水量，提高基层的压实度和整体稳定性，并注意合理的养生。#p#分页标题#e# #

　　实际上，许多收缩裂缝是由于不注意养生造成的。水分蒸发过大，或者时干时湿，甚至长时间暴晒。水泥稳定碎石在强度形成过程中，需要消耗水分，尤其是在强度形成初期，养护不良则收缩性大，同时材料自身的抗拉强度低，极易形成裂缝。因此，在铺筑沥青混凝土下面层前，要随时做好基层的养护工作。

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