季节性冰冻地区温度对路基湿度的影响

我国华北、东北、西北以及其他某些地区属于季节性冰冻地区，这些地区的路基在气温下降冻结的过程中会在负温坡差的影响下产生湿度积聚现象［3］。气温降至零下以后，路面和路基结构内的温度也随之由上而下地逐渐降至零下，整个结构呈现出上部温度低、深处温度高的状况。在负温度区内，自由水、毛细水和弱黏结水随温度降低而相继冻结成冰，于是土粒周围的水膜减薄，剩余了许多自由表面能，土的吸湿能力增大。这将促使水分由高温处（深处）向上移动，以补充低温处因结冰失去的水分。由试验得知，当温度下降到-3℃以下时，土中的水分实际上已经不可能在负温差的作用下向温度更低的区域移动。所以，负温度区的水分迁移一般发生在-3～0℃等温线所划出的区域内。在正温度区域内，因零度等温线附近土中自由水和毛细水的冻结，形成了同较深土层的湿度坡差，从而造成下面的水分向零度等温线附近迁移，这部分上移的水分便又成为负温度区水分移动的补给源，从而造成了上层路基湿度的大量积聚。实际上，在路面冻深不断增加的过程中，-3～0℃等温线所划出的区域也在不断地下移（图3-13）。

图3-13　季节性冰冻地区水分在温差作用下的移动示意

积聚的水分冻结后体积增大，使路基隆起进而造成路面开裂，即冻胀现象。春暖冰融时，路面和路基结构将由上而下地逐渐解冻；积聚在路基上层的冰融解后，水分难以迅速排除，路基上层的湿度因而很大，路面结构的承载力便大大降低。在行车荷载作用下，整个路面结构将产生较大的变形，湿度很大的路基土甚至会以泥浆的形式从冻胀开裂后的路面裂缝中冒出，这种现象称为翻浆。冻胀和翻浆的出现，使路面结构受到严重破坏，路面的行驶质量、承载能力和耐久性都将迅速下降。

不过，并非季节性冰冻地区的所有路段的路面结构都必定会出现冻胀和翻浆现象，那么，影响冻胀和翻浆的主要因素有哪些呢？

1.土质条件

各类土的毛细特性和渗透特性不同，因而在温度和湿度坡差作用下水分积聚的程度必然也不同。粉砂土和极细砂具有较高的毛细力以提升水分，又有较强的通过空隙输送水分的能力，是容易积聚水分、造成冻胀和翻浆现象的土类，通常称作冻胀土。而砂性土具有较高的渗透性，但缺乏吸收水分的能力；黏性土虽具有很大的毛细提升能力，但渗透性差，水分移动过慢。因而，这两类土都不会出现严重的水分积聚现象。

2.水文条件(www.xing528.com)

在地面排水困难或地下水位较高的路段上，路基潮湿，为水分积聚提供了充沛的水源。反之，水文条件好的路段，路基干燥，水分积聚量因水源不足而减少，故不易出现冻胀和翻浆现象。

3.气候条件

多雨的秋天使冻前路基的湿度较大；温暖和寒冷反复交替的冬天，路基冻结缓慢，冻结线长时间徘徊在路基某深度处，使水分有充足时间向该处积聚，并形成冰晶体；骤热的晚春或春融期降雨，路基上层中融解了的过量水分来不及排出路基。这些因素都将加剧湿度积聚和形成冻胀、翻浆现象。

4.行车条件

春融期间，在路面结构强度已经大大下降了的路段上，若通行过重或过多的车辆，则极易触发翻浆现象。

5.养护条件

不及时养护会促成或加剧翻浆现象的出现。例如，表面积水将沿裂隙侵湿路面和土基的上层，造成翻浆。