湿度的来源与变迁：《铺面工程学（第2版）》相关研究成果

路基和路面结构中湿度或水的来源，如图3-12所示［3，15］。路面结构中的水分有多种来源，如从路缘带和边沟横向流动进入路面结构，或通过毛细作用和蒸发作用从地下水位上升，或雨水、冰雪融水从接缝、裂缝、路肩边缘等部位甚至从路面空隙或边坡内部下渗。长时间暴露在过高的湿度环境中所引起的问题可归纳为三类：路面结构层和路基长期饱和后的软弱化，与水的相互作用造成的材料性质恶化，以及路面结构层饱和后的层间脱开。

图3-12　路基路面结构中湿度的来源

1.大气降水

大气降水通过透水的路肩，或通过边坡区域下渗，并通过毛细管润湿作用向路基中部扩展，使路基湿度增大；当路面结构透水时，降水可能会透过整个路面结构，下渗浸润路面下的路基，造成路基湿度增大。当地势低洼、排水不良时，积滞在邻侧沟渠或高处土层内的水分也会通过毛细管润湿或渗流作用进入路基，影响路基湿度。当路肩、边坡、路面结构不透水、路面各类接缝也不透水时，大气降水对路基湿度的影响要小得多。

2.地下水

当地下水位较高时，地下水对路基湿度具有直接的影响；当地下水位较低时，将借助毛细管作用对路基湿度产生影响。毛细管润湿作用的大小取决于路基土质的特性。

3.蒸发

蒸发使得路基中的水分沿着路表水渗入的路径溢出。蒸发既有可能减少路基的含水率，也有可能会增加路基的含水率。(www.xing528.com)

4.温度的影响

由于路基所处的环境条件不同，上述因素对路基湿度的影响程度是因时因地而异的。例如，在季节性冰冻地区，温度因素，这个看似与湿度无关的因素，当路基内出现负温度梯度时，将在路基内引起湿度积聚（详见本书3.3.2节），进而严重影响路基的湿度状况。这种温度、湿度共同作用对路基状况的影响称为路基的水温状况。而在非冰冻地区，水分的积聚（以气态为主）不会成为影响路基湿度的主要因素。

5.湿度变迁，平衡湿度［3］

大气降水、蒸发和地下水对路基湿度的影响程度，同道路结构的特性（如路基的相对高度、路面和路基的透水性等）有关。

当路基以上的路面结构层采用不透水材料铺筑时，将减少降水和蒸发对路基湿度的影响。此时，路面中部区域下的湿度变化在道路修建好以后2～3年的时间内将逐步趋于一个稳定的湿度范围，这个湿度范围称为平衡湿度。此时，路基的湿度主要受地下水位的影响。如果地下水位较高（离地面较近），则路基的湿度主要受地下水位控制，并随地下水位的升降而围绕平衡湿度波动。根据世界上不同地区的野外观测资料，湿度受地下水控制的临界厚度因土质而异，黏土约为6 m，砂质黏土或粉土约为3 m，砂土约为0.9 m。地下水位在此深度范围内时，路基的平衡湿度可以根据地下水位的高度和土的吸湿能力来确定。在地下水位深度大于上述范围而降雨量较高（年降雨量大于250 mm）的地区，路基的平衡湿度主要受气候因素（降雨量和蒸发量）和排水条件的影响。据观测，其值大致等于当地无覆盖土、位于湿度波动区下面的土层湿度。对于干旱地区，不透水面层下路基的平衡湿度主要受空气相对湿度的控制，受降水的影响很小，其值约等于当地无覆盖土在相同深度处的湿度。

在路肩透水的情况下，由于透水路肩处湿度的渗透和蒸发作用，不透水面层边缘下路基的湿度会经历较大的季节变化，并容易造成路面边缘的开裂［16］。通常，路基的湿度及其波动的幅度从离路面边缘1 m处开始增大，到路面边缘或路肩下达到最大。路肩如为不透水材料时，则面层边缘下路基的湿度同路面中心区下的湿度类似。

当路基上的路面结构为透水性结构时，上层路基的湿度状况还将受到降水和蒸发的影响，其湿度值和湿度波动范围均比路面结构不透水时大。

依据路基的湿度来源和变化特点，非季节性冰冻地区路基的湿度状况可以粗略分为三种类型：第一类为主要受地下水控制类——地下水位高，地基处于地下水毛细润湿区内，其平衡湿度受控于地下水位高度；第二类为主要受气候因素控制类——地下水位很低，平衡湿度主要受降水、蒸发、大气平均湿度等的影响；第三类为处于上述二者之间的情况，其下部处于地下水位毛细润湿区内，而其上部则受当地气候因素的影响［17］。