一種防治“鍋蓋效應”引起災害的新型道基結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種防治"鍋蓋效應"引起災害的新型道基結構適用于防治機場 跑道道基災害和類似情況下公路、鐵路路基災害。
【背景技術】
[0002] 機場跑道道基中的"鍋蓋效應"是指由于道面密閉導致道基上部水分不能排出而 引起的道基淺層土體含水量增加的現(xiàn)象。干旱地區(qū)地下水位低，地下水毛細作用向上輸水 范圍有限，幾乎不能直接補充道基上部土體水分，淺層土體中水分一般來源于溫差驅動運 送至上部的氣態(tài)水在淺層低溫區(qū)的凝結。在干旱寒冷地區(qū)這種氣態(tài)水迀移并在上部凝聚的 現(xiàn)象尤為突出，是機場跑道道基土水分的重要來源。"鍋蓋效應"的存在，使積水不能外流， 導致道基土含水量持續(xù)增加，嚴重地可引發(fā)道基土強度降低、不均勻沉陷、凍脹以及道基翻 漿等嚴重工程災害。
[0003] "鍋蓋效應"引發(fā)的災害與路基翻漿類似。
[0004] 目前，路基翻漿的防治方法主要有以下幾種：
[0005] 第一，根據(jù)實際情況加高路基，使路基上部土層遠離地下或地表水面；加強路面或 將路面下一定深度以內易致翻漿的土（如粉土）換填好土（如砂礫）；用爐渣、碎磚、壓縮 的泥炭、松和柏樹皮等作隔溫層，阻止路基凍結線向深處推移，減薄凍層。
[0006] 第二，設橫向盲溝，對公路縱坡小于3%的翻漿路段，在路槽下設置橫向盲溝以及 時排出透水性基層內的縱向水流和春融期土基化凍時的多余水分。
[0007] 第三，設置滲溝，可采用有管滲溝降低路基附近的地下水位或用攔截滲溝攔截并 排除流向路基的層問水；改善路面結構，鋪設砂礫墊層，或者石灰土、煤渣石灰土墊層。
[0008] 第四，用顆粒均勻的礫石、碎石等作為透風的導溫層。
[0009] 第五，利用土工合成材料治理道路翻漿、改善道路的使用情況以及設置抗?jié){路基 結構控制道路翻漿、用聚氯乙烯膜包圍路基等。
[0010] 然而，如上所述的防治方法僅能解決由毛細作用輸水導致的道面底部含水量增加 引發(fā)的災害，并不適用于上移氣態(tài)水冷凝引起的含水量增加而導致的凍脹等災害。故上述 方法并不適用于在干旱半干旱地區(qū)地下水位較低情況下的"鍋蓋效應"引起災害的防治。

【發(fā)明內容】

[0011] 為了防治由"鍋蓋效應"引起的機場跑道發(fā)生凍脹、翻漿、不均勻沉陷等災害，保證 其正常運營，本發(fā)明目的在于提供一種防治"鍋蓋效應"引起災害的新型道基結構。
[0012] 根據(jù)本申請的一方面，一種道基結構，包括：鋪設于接近且低于露點深度的三七灰 土層；鋪設于三七灰土層上表面的砂礫層；以及設置在砂礫層兩側的盲溝；其中：三七灰土 層包括第一傾斜部和第二傾斜部，三七灰土層關于第一傾斜部與第二傾斜部的交界線呈軸 對稱，且第一傾斜部的坡度介于1%~5%之間。
[0013] 該道基結構包括了在露點位置附近鋪設一層密實的三七灰土層，保證強度的同時 主要阻止深層道基土中氣態(tài)水向上運移并防止層下產(chǎn)生氣態(tài)水的冷凝而積水；并在三七灰 土層上部鋪設孔隙較大的斜坡砂礫層來疏導路基上部積水，疏水堵氣起到防治"鍋蓋效應" 引起災害的目的。
【附圖說明】
[0014] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它 特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0015] 圖1示出了根據(jù)本申請一個實施例的防治"鍋蓋效應"引起災害的道基結構。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩?述的具體實施例僅僅用于解釋相關發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了 便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關的部分。
[0017] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0018] 圖1示出了根據(jù)本申請一個實施例的防治"鍋蓋效應"引起災害的道基結構。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的道基結構包括鋪設于接近且低于露點深度的三七灰土層10 以及鋪設于三七灰土層上表面的砂礫層20以及設置在砂礫層20兩側的盲溝30。在這里， 露點深度為與露點溫度對應的深度。
[0020] 其中，三七灰土層10包括第一傾斜部11和第二傾斜部12。三七灰土層關于第一 傾斜部11與所述第二傾斜部12的交界線呈軸對稱，且第一傾斜部的坡度介于1%~5%之 間。
[0021] 在一些實現(xiàn)方式中，第一傾斜部11與第二傾斜部12相交形成三七灰土層的頂部 與露點深度40之間的距離d可以介于20~30厘米之間。
[0022] 在一些實現(xiàn)方式中，三七灰土層10的厚度可以介于20~30厘米之間。
[0023] 在一些實現(xiàn)方式中，砂礫層20的厚度可以介于20~30厘米之間。
[0024] 本發(fā)明中的道基結構，三七灰土層10的鋪設可以阻止深層氣態(tài)水向上迀移，而 三七灰土層10鋪設在露點深度以下可以防止層下產(chǎn)生氣態(tài)水凝結形成新的災害。
[0025] 在一些實現(xiàn)方式中，確定露點深度可以包括：基于恒溫層地溫和相對濕度確定蒸 汽壓；基于蒸汽壓確定露點溫度；以及基于地溫-深度分布曲線確定與露點深度。
[0026] 在這些實現(xiàn)方式的一些應用場景中，例如，可以根據(jù)常年監(jiān)測得到的土體恒溫層 地溫利用下述公式（1)得到該溫度下的飽和蒸汽壓：
[0027]
[0028] 其中，uv,sat為飽和蒸汽壓，T為恒溫層地溫。
[0029] 接著，根據(jù)測量得到的恒溫層溫度下土體孔隙氣的相對濕度以及由公式（1)得到 的飽和蒸汽壓，利用下述公式（2)得到蒸汽壓：
[0030] uv=RH，uvsat ⑵
[0031] 其中，RH為相對濕度，uv為蒸汽壓。
[0032] 在測量恒溫層溫度下土體孔隙氣相對濕度時，例如，可以用熱電偶干濕計、冷鏡濕 度計、聚合物電阻/電容傳感器等設備進行取樣測量。
[0033] 接著，將公式（2)中算得的蒸汽壓uv帶入下述公式（3)得到露點溫度：
[0034]
[0035] 其中，Td為計算得出的露點溫度。
[0036] 最后，基于常年監(jiān)測所得地溫-深度分布曲線，便可確定露點深度。
[0037] 本發(fā)明的道基結構利用密實三七灰土層的隔氣作用從根本上防止了氣態(tài)水向上 迀移；在露點位置處隔氣可以防止冷凝水在隔氣層下產(chǎn)生，防止了二次災害在三七灰土層 底部形成；采用斜坡砂礫層可將三七灰土層上部道基可能的積水及時排出，防止來自地表 滲水的積聚。
[0038] 以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人 員應當理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術 方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發(fā)明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行 任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似 功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。
【主權項】
1. 一種道基結構，其特征在于，包括： 鋪設于接近且低于露點深度的三七灰土層； 鋪設于所述三七灰土層上表面的砂礫層；以及設置于所述砂礫層兩側的盲溝； 其中： 所述三七灰土層包括第一傾斜部和第二傾斜部，所述三七灰土層關于第一傾斜部與所 述第二傾斜部的交界線呈軸對稱，且所述第一傾斜部的坡度介于1%~5%之間。2. 根據(jù)權利要求1所述的道基結構，其特征在于： 所述三七灰土層的頂部與所述露點深度之間距離為20~30厘米。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的道基結構，其特征在于： 所述三七灰土層的厚度為20~30厘米。4. 根據(jù)權利要求3所述的道基結構，其特征在于： 所述砂爍層的厚度為20~30厘米。
【專利摘要】本申請公開了一種防治“鍋蓋效應”引起災害的新型道基結構，包括鋪設于接近且低于露點深度的三七灰土層；鋪設于三七灰土層上表面的砂礫層；以及設置于砂礫層兩側的盲溝。其中：三七灰土層包括第一傾斜部和第二傾斜部，三七灰土層關于第一傾斜部與第二傾斜部的交界線呈軸對稱，且第一傾斜部的坡度介于1％～5％之間。按照本申請的方案，保證道基強度的同時能夠阻止深層道基土中氣態(tài)水向上運移并防止隔斷層下發(fā)生氣態(tài)水冷凝而形成二次災害；且可以疏導路基上部積水，從而起到防治“鍋蓋效應”引起災害的目的。
【IPC分類】E01C3/04, E01C3/06
【公開號】CN105088911
【申請?zhí)枴緾N201510455311
【發(fā)明人】姚仰平, 王琳, 王乃東, 韓劍
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月29日