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基于交通安全的道路線型分析

2005-08-13 00:00    【  【打印】【我要糾錯】

    摘要: 我國是交通事故頻發(fā)的國家,交通事故率和事故的嚴重程度已居世界首位,隨著人們生活水平的提高,交通安全問題已成為人們最關(guān)心的問題。本文分析了道路交通事故產(chǎn)的主要原因和道路線形與道路交通事故的關(guān)系,提出了用布勞斯曲線改進道路曲線的設(shè)計方法和道路線形設(shè)計的核查方法,以滿足行車的力學性能,同時滿足線形連續(xù)、指標均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求,使道路曲線與地形和車輛的行駛軌跡達到完美的組合。

    關(guān)鍵詞: 交通安全 布勞斯曲線 道路線形

    我國是世界上黃土分布最廣泛的地區(qū),而且在我國西北地區(qū)黃土地層也是最厚,最完整,分布連續(xù),非常具有代表性。

    由于黃土濕陷變形具有突變性,非連續(xù)性和不可逆性,對工程產(chǎn)生的危害嚴重,其主要原因是對黃土浸水后的變形特性和浸水破壞機理認識不夠。所以有必要對黃土浸水后的變形特性和浸水破壞機理做進一步研究,建立系統(tǒng)的防治措施和設(shè)計計算方法,從而減少黃土濕陷對各種工程的危害。

    1. 研究現(xiàn)狀

    經(jīng)研究,影響黃土濕陷性的微觀因素主要有黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征、顆粒組成、化學成分;宏觀因素主要有黃土的含水量和上覆壓力大小。

    對于微觀因素的研究主要集中在以下幾個方面:通過對骨架顆粒的微觀結(jié)構(gòu)變形分析,認為黃土的濕陷過程就是骨架顆粒的分解和重新排布的過程;而對孔隙的微觀結(jié)構(gòu)變形分析認為黃土的濕陷過程是大孔隙破壞,中孔隙變形,小空隙、微空隙增多,空隙比減小的過程;而對膠結(jié)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)變化分析認為黃土的濕陷破壞主要是土中骨架顆粒膠結(jié)的破壞。在外力作用下,黃土顆粒原先的粒間膠結(jié)力遭到破壞,骨架顆粒脫離原先膠結(jié)力的約束而重新排列。

    對于宏觀因素的研究主要集中在以下幾個方面:對于含水量的研究表明,隨初始水量的增大,結(jié)構(gòu)強度連續(xù)降低,而且在低含水量下的降低幅度遠大于高含水量下的降低幅度; 對于上覆應力的研究表明,根據(jù)上覆應力的性質(zhì)可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩類,前者是指那些在自重壓力下浸水濕陷的黃土,這種黃土浸水后對構(gòu)筑物危害極大,即使本身荷重不大的構(gòu)筑物(公路、鐵路和機場跑道)受水浸后也會下沉;后者是指在土自重壓力下浸水不發(fā)生濕陷,只有在一定附加荷重下浸水才會濕陷的黃土。

    本研究項目是交通部西部黃土課題的延續(xù),現(xiàn)場試驗目前基本已經(jīng)完成,進行了部分室內(nèi)試驗,已經(jīng)獲得的試驗資料包括:黃土的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)、化學成份和粘土礦物成份四項。通過對于已有資料進行分析,確定濕陷系數(shù)與浸水時間、含水量的關(guān)系。

    2.試驗內(nèi)容

    黃土具有特殊的工程性質(zhì),為了更好的了解黃土的性質(zhì),做好現(xiàn)場試驗研究,在對黃土路基進行現(xiàn)場試驗研究之前,對所選定的銀古路輔路K13+140~200試驗路段黃土的物理、水理及力學性質(zhì)進行了現(xiàn)場取樣和室內(nèi)土工試驗,共。督M原狀土樣和3組擾動土樣。本研究是交通部西部黃土課題的延續(xù)。

    (1)   土的物理性質(zhì)試驗:主要有顆粒分析試驗、天然含水量、天然密度和干密度、比重、孔隙比、飽和度試驗、滲透性試驗和液、塑限等試驗。

    (2)   土的力學試驗:主要有直接抗剪強度試驗、三軸排水固結(jié)試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗、壓縮試驗。

    (3)   土的化學成份分析:主要分析了黃土的化學成份。

    (4)   土的粘土礦物成份分析:主要進行了黃土的X射線定量分析。

    (5)   黃土水理性質(zhì)試驗:滲透試驗、濕陷試驗

    3.  試驗結(jié)果及分析從顆粒分析試驗可以看出,該處地基土的主要為顆粒均小于0.25 mm的粉狀黃土,粉粒直徑為(0.75~0.005mm),少數(shù)土樣是以粘粒(<0.005mm)為主的粉質(zhì)粘土或以粉砂粒(0.25~0.075mm)為主的粉砂。從黃土的顆粒分析結(jié)果可知,該區(qū)黃土為近源風積為主,顆粒主要為粉粒,含有較多的粉砂粒。

    3.2  黃土樣物理性質(zhì)試驗:分別對6組原狀土樣和3組擾動土樣進行了土的物理性質(zhì)試驗。

    根據(jù)土的物理性質(zhì)試驗分析可知,該試驗段粉狀黃土的天然含水量一般在10%左右,天然密度1.60~1.71g/cm3,干密度為1.45~158g/cm3,飽和度為32.6~31.9%,天然孔隙比為0.697~0.848,說明該段黃土由于粉粒含量較高,并含有少量粉砂粒,導致黃土具有較大的干密度和較小的孔隙比,并且具有較好的透氣性和透水性,所以該黃土具有較低的天然含水量。

    由黃土的稠度分析指標可知,黃土的液限較低,一般為21.2~27.4%,說明該黃土由于粉粒含量較高,在較低的含水量時即可產(chǎn)生液化,導致黃土的濕陷和破壞。所以黃土路基的病害防治應以防水為主,并輔以其它的工程措施。

    3.3  濕陷試驗:濕陷試驗表明,只有2-(1) 和3-(2)兩個土樣濕陷較為明顯,為中等濕陷性黃土(濕陷系數(shù)為0.03~0.07之間),其他土樣濕陷性均不明顯。

    在對土樣的室內(nèi)研究中,除了對土樣的一般物理性質(zhì)進行試驗外,還對土樣的濕陷性與浸水的關(guān)系進行了研究,不僅對試驗路段的黃土進行了研究,還對其它路段的黃土浸水特性進行了對比研究。如黃土的變形量與浸水時間的關(guān)系、濕陷量與含水量及飽和度的關(guān)系,為土工材料在道路病害中的防治方法提供了依據(jù)。

    黃土浸水時間與濕陷變形系數(shù)關(guān)系,寧夏黃土的濕陷產(chǎn)生和一般黃土的濕陷性質(zhì)一樣,均為快速形成,但不同地區(qū)由于黃土的顆粒組成和化學成份不同,濕陷產(chǎn)生的速度不同,在西部和北部地區(qū),由于接近顆粒源區(qū),顆粒直徑相對較大,并含有較多的可溶鹽類,粒間接觸以點接觸為主,可溶鹽充填,孔隙類型以架空孔隙為主,在受到水浸后,可溶鹽的運移需要一個過程,產(chǎn)生濕陷的速度相對較慢,濕陷變形量也相對較小,大約產(chǎn)生濕陷的過程需要10~20分鐘,而南部和東部地區(qū)黃土,顆粒較細,礦物顆粒多呈片狀,孔隙多為絮狀結(jié)構(gòu),易被壓縮而產(chǎn)生快速的壓縮變形,導致濕陷的形成,而且濕陷變形量往往較大,產(chǎn)生濕陷的過程較短,一般在幾十秒內(nèi)即形成大范圍的濕陷。

    當黃土處于干燥狀態(tài)時,黃土的變形系數(shù)很。划旤S土的含水量增加,變形系數(shù)隨著含水量的增加而明顯增大;當含水量達到一定程度時,含水量增加而變形系數(shù)趨于一穩(wěn)定值;然后隨著黃土的含水量的繼續(xù)增加,到某一極限值后,黃土的含水量增加,變形系數(shù)再次明顯增加。

    在黃土的增濕變形過程中,黃土的變形系數(shù)變化經(jīng)歷了兩次快速增加的過程,第一階段即黃土的含水量增加,黃土的變形系數(shù)增大的過程,也即黃土隨著含水量的增加產(chǎn)生濕陷的過程,當黃土的含水量增加到20% 左右時,變形系數(shù)不再增加,即濕陷系數(shù)趨于穩(wěn)定或逐漸減小,至含水量增加到25%左右時,黃土的變形量基本穩(wěn)定,濕陷性基本消失。第二階段是當黃土原含水量增加到25%以后,隨著黃土含水量的增加,黃土所產(chǎn)生的變形繼續(xù)增加,即黃土開始產(chǎn)生液化變形,在一定的壓力作用下,黃土顆粒間粘結(jié)力消失,產(chǎn)生快速變形而黃土產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞,呈液態(tài)形式,這是黃土含水量增加產(chǎn)生液化的階段。

    當黃土處于干燥狀態(tài)時,黃土的變形系數(shù)很;當黃土的飽和度增加,變形系數(shù)隨著飽和度的增加而明顯增大;當含水量達到一定程度時,飽和度增加而變形系數(shù)趨于某一穩(wěn)定值;然后隨著黃土的飽和度的繼續(xù)增加,到某一極限值后,黃土的飽和度增加,變形系數(shù)再次明顯增加。這一規(guī)律與黃土的含水量和變形系數(shù)關(guān)系一致。

    4. 結(jié)論

    本研究是交通部西部黃土課題的延續(xù),研究重點濕對試驗數(shù)據(jù)進行整理、分析,從而獲得濕陷變形系數(shù)于浸水時間、含水量之間的關(guān)系,得出結(jié)論如下:

    (1)黃土浸水初期,濕陷變形系數(shù)迅速增加。經(jīng)過10~20分鐘,濕陷變形趨于穩(wěn)定。濕陷變形速度的不同是由于黃土的微觀結(jié)構(gòu)存在差異而造成的。

    (2)當含水量較低時,濕陷變形系數(shù)隨含水量的增大而增大;當含水量達到某一定值時,黃土的濕陷變形系數(shù)呈階梯狀增長;當含水量超過25%后,黃土產(chǎn)生液化。

    (3)黃土的飽和度和變形系數(shù)關(guān)系與黃土的含水量和變形系數(shù)關(guān)系一致。

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