岩土工程师考试《专业知识》辅导资料(2)

 　2017年岩土工程师考试专业知识辅导资料：管径设计

 

　　管径设计

 

　　管径大小由其下端阀门数量决定,直径20毫米的管子下端阀门数量不宜超过两个,每超过两个,管径要相应增加一个规格,但考虑到阀门不可能同时开启,因此,绿地专用管道上限50毫米已满足需要.

 

　　主管分流时,要视其情况降低管径规格,例如,50毫米的管子可用40毫米和32毫米管两路分流,分流管径应符合上述管径设计原则.

 

　　据统计,我国90%以上的高等级公路沥青路面基层及底基层都是采用半刚性材料.但半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低、脆性大,在温度或湿度变化时易产生开裂,形成路面反射裂缝,这已成为高速公路沥青路面早期损坏的重要原因之一.

 

　　水泥稳定级配集料是当今国内外使用最普遍的一种半刚性基层材料,其中又以水泥稳定碎石性能最为优异.然而水泥稳定碎石基层并没有消除半刚性材料的缺点,因此如何进一步减少其反射裂缝的产生,依然是充分发挥路面结构整体性能的关键之一.考虑到我国作为水泥生产大国,原材料来源广泛且价格低廉,水泥胶结类材料在今后很长一段时间内仍将作为主要的道路建筑材料,因此有必要对水泥稳定碎石基层进行研究,以便能为将来更为广泛的应用提供经验.

 

　　1、裂缝形成机理

 

　　1.1 裂缝产生原因

 

　　半刚性基层沥青路面的裂缝形式多种多样,但形成的主要原因可以分为2大类,即荷载型结构性破坏裂缝和非荷载型裂缝,包括反射裂缝和对应裂缝.荷载型结构性破坏裂缝是由汽车动态荷载产生的垂直或水平应力,在基层内部产生超过材料的容许抗拉极限应力的拉应力所造成;非荷载型裂缝则是环境作用的结果,主要是湿度和温度的影响,由干缩、温缩和疲劳作用导致,个别情况下也可能是由于路基不均匀沉陷造成.此外,在冰冻地区的沥青路面上,还可能发现由路基冻胀引起的裂缝.

 

　　我国已建高速公路的半刚性路面、刚性路面和刚性组合式路面的承载能力从设计角度看是足够的,然而调查表明,裂缝在我国各个地区的沥青路面上十分普遍,不论南方还是北方,通车后1年最迟第2年均出现大量裂缝.因此,单纯由荷载作用不足以引起面层破坏,沥青路面的开裂应当是多种因素共同作用的结果.

 

　　半刚性基层沥青路面裂缝出现的原因有3种可能:一是面层本身性能不良,二是由于基层干缩和温缩开裂而反射到面层产生裂缝,三是由于面层、基层相互作用所引起.国外通常认为半刚性基层沥青路面裂缝是由半刚性基层引起的反射裂缝,且这种反射裂缝主要由半刚性基层材料的干缩裂缝引起的.国内则认为半刚性路面的裂缝有荷载型裂缝,有沥青面层的温度收缩裂缝,还有由半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝.

 

　　虽然国内外的研究人员对反射裂缝问题已经进行了大量的研究,但至今仍存在不同的认识,包括反射裂缝的产生机理.根本原因在于路面使用性能受环境因素、交通因素、材料组成与结构等多种因素影响,甚至还包括经济因素、采用的研究手段等.

 

　　我国地域辽阔,又是多山国家,自然因素千差万别,并且各地区经济水平参差不齐,因此半刚性路面产生反射裂缝的主要原因不可能一致.水泥稳定基层的干缩主要发生在竣工后初期阶段.当基层上铺筑沥青或水泥混凝土面层后,基层的含水量一般变化不大,此时,收缩转化为以温缩为主.而对于温缩,低温收缩在-1℃以上时,其温缩变化不大;当在-10℃以下时,温缩系数才剧增,是-1℃时的几倍甚至几十倍.因此温缩裂缝大多发生在东北等容易形成某一负温度的地区,而就我国南方大部分地区来说,收缩裂缝的产生则主要是由于干缩引起的,可以忽略低温收缩的影响.