高海拔多年冻土区砂石路面公路的路基温度场特征

为了研究修筑公路对高海拔多年冻土层热状态的影响，开展了新藏公路多年冻土区路段沿线病害调查，在海拔5 400 m地带修筑了冻土地温监测断面与气象监测站点；对气温、地温、辐射强度进行了监测，依据监测结果计算了冻土上限处的热流通量，分析了多年冻土层地温变化特征；基于热传导和热扩散理论，建立了天然地基及普通路基下部多年冻土地温-深度理论预测模型。研究结果表明：多年冻土区公路病害主要由于沥青路面大量吸热导致，热棒、隔热层等主动、被动保护的手段虽有一定效果，但不能改变多年冻土的快速退化；研究区域天然地基与路基中心一天内温差最高达19.66℃,左、右路肩一天内温差最高为4.94℃,天然地基下深层多年冻土温度稳定在-6.0℃左右，路基中心下部深层多年冻土温度稳定在-5.6℃左右，路基下部相较天然地基温度变化更为剧烈，且等温层温度更高；研究区域的辐射强度在一天的10:00～18:00显著增强，在一年的3～6月为辐射强度的顶峰期，浅层地温主要受辐射强度的年周期变化影响；天然地基、路基中心、阴坡路肩与阳坡路肩下部多年冻土层年热流通量依次为-4 001、-14 649、-4 487与58 303 kJ·m     

拓宽路基差异沉降特性和影响因素

为了解差异沉降对拓宽道路的影响,应用有限元程序,建立了差异沉降计算模型,分析了拓宽路基差异沉降特性,研究了路基高度、土基压缩模量、拓宽方式和宽度对路基差异沉降以及沉降曲线形态的影响.结果表明,双侧拼接在差异沉降控制上优于单侧拼接;土基压缩模量从2MPa增加到10MPa时,最大差异沉降从20.58cm降低到5.46cm,且最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例,存在减速性;当路基高度从2m增加到8m时,最大差异沉降从6.38cm增加到13.10cm,受边界条件的影响,路基高度越小,拓宽路基顶面沉降曲线越接近"～"形.     

青藏公路热棒路基降温效能

为了分析多年冻土区热棒路基的工程效果,定量评价其降温效能,基于青藏公路热棒路基试验工程近11年的现场监测数据,分析了热棒路基的地温特征、温度场形态和冻融过程,估算了阴阳坡影响下热棒附近的水平热收支状况。建立了空气-热棒-冻土地基三维非稳态耦合计算模型,分析了不同结构形式(单侧直插式、单侧斜插式、双侧直插式与双侧斜插式)的热棒路基的降温效能。实测结果表明:在热棒作用下,阳坡侧路基地温可降到-1.5℃附近,较普通路基地温降低约3.0℃,阴坡侧路基地温最低达到-2.1℃;热棒路基经过11年的营运,阳坡侧冻土上限抬升约0.95m,基本达到天然地基水平;阴阳坡两侧热棒的年平均实际功率分别约为69.80、54.07 W,且热棒路基在最初5年传递能量较大,第6年后逐渐减小,此后路基的热状况进入相对稳定的状态。计算结果表明:双侧直插式热棒路基与双侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为2.88、1.88m,而单侧直插式热棒路基与单侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为3.84、3.46m,因此,双侧热棒路基的长期降温效果明显强于单侧热棒路基,斜插式热棒路基强于直插式热棒路基;单根热棒的年平均功率为47~56 W,与试验工程监测结果较为吻合。     

青藏铁路多年冻土区路基温度场的模拟与预测

在多年冻土区修建铁路站场路基，打破了原来天然地表与外界的热力平衡，地下温度场将重新分布．根据此特征可推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况．结合青藏铁路某段站场路基实际监测数据，利用ANSYS软件对2002年～2030年地下温度场进行有限元数值模拟．模拟计算结果表明：路基下冻土上限发生上移，多年冻土得到了保护；在年平均气温增长0．02℃的条件下，试验段内冻土人为上限和未受路基影响的冻土天然上限均逐年下降；同时，路基阳坡、阴坡两例地下温度场分布特征的差异构成了路基不均匀变形和路面裂缝的潜在威胁．     

高寒冻土区路基变形演化规律与破坏特征

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6+200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8+200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明:在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3~4m,路基下原天然地表处沉降达4~9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形(工后沉陷)外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温多年冻土区路基具有相对良好的稳定性,这一结论对于高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下冻土路基的设计及病害防治具有重要意义。     

高速公路拓宽方式对路基沉降的影响

为了研究高速公路拓宽方式对路基沉降的影响,结合西潼高速公路改扩建工程,针对单侧拓宽和双侧对称拓宽方式建立了路基沉降数值模型,利用有限元方法分析了路基顶面沉降、差异沉降与坡脚水平位移的变化规律,并选定试验段进行双侧对称拓宽方式下的数值模拟分析和分层总和法计算,同时进行了路基沉降观测。分析结果表明:拓宽相同宽度时,双侧拓宽的旧路基中心沉降减小幅度较单侧拓宽增加15.2%;两侧各拓宽2车道时,路基差异沉降是单侧拓宽4车道时的24.3%;随着拓宽宽度的增加,旧路基中心沉降增量逐渐减小,最大沉降位置在距新建路基边缘内侧3～5m处。数值模拟、分层总和法计算及现场观测最大沉降分别为18.40、18.74、16.06mm,表明数值模拟方法可靠,模拟结果与观测结果基本相符。     

低改高高速公路路桥过渡段加宽沉降规律

为研究低改高高速公路路桥过渡段加宽后路基的沉降特性,通过有限元建模分析,研究低改高高速公路路桥过渡段加宽的横、纵向断面沉降位移。结果表明:在横断面上,道路沉降主要集中在填筑期及工后5 a内,地基表面竖向位移整体趋近于"盆"形,距离旧路基越远沉降越明显,拓宽侧工后沉降主要集中在2 a内,占工后沉降的64%,在加宽路基中心附近达到最大,水平位移与路基沉降有关。路基拼接位置及加宽路基边坡局部剪应力集中;纵断面上,路基及地基沉降均由桥台向一般路基逐渐增大,差异沉降表现在台后15 m范围内,运营15 a桥台与台后15 m间总差异沉降为7.2 cm,其中工后差异沉降3.0 cm,纵断面剪应力主要集中在台背换填区及桩底区域。     

土工格栅在公路拓宽工程中的应用技术

为解决既有公路拓宽改造工程中新旧路基不均匀沉降造成路面反射裂缝病害问题,研究了土工格栅对加强新帮填路基与既有路基的整体性以及提高地基的承载力和解决新旧路基不均匀沉降的问题,并对其加固机理、施工工序及质量控制方法进行了分析.     

土工格栅处治填挖交界路基数值模拟与现场试验

考虑地基与路基的压缩变形与填挖交界处的相互作用,应用分析软件ANSYS建立了路基变形有限元模型,模拟了格栅竖向间距与挖方段铺设长度对土工格栅加筋纵向处治填挖交界路基的影响规律,并通过现场修筑不同方案的试验路段和沉降跟踪观测,研究了土工格栅铺设层数对填挖交界路基差异沉降的影响。分析结果表明:土工格栅的竖向铺设间距在0·8~1·0m时,路基不均匀沉降较小,路面产生竖向位移的变化较缓慢,建议土工格栅铺设的竖向间距以不大于1·0m为宜;改变锚固端格栅铺设长度对路面竖向沉降的影响很小,从经济角度考虑,挖方段土工格栅的最小锚固长度选取2m;在路基96区和94区底各铺设一层土工格栅可以有效降低路基差异沉降。     

乡村公路拓宽升级工程软基处理技术措施

拓宽路基的工后不均匀沉降是导致乡村公路升级扩建工程相关病害的主要原因之一,选择合理的路基处理方案可有效的减小拓宽路基工后差异沉降的产生。以蓟县一线穿路拓宽工程、下窝头洼区路拓宽工程为例,选取不同的典型断面,对不同的软基处理方式进行了阐述,并对各典型断面的处理措施成效进行了分析,发现拓宽后的路基固结效果良好、使用状况完全满足设计要求。     

高速公路拓宽路基差异沉降

以安新高速改扩建拼接试验段为工程背景,采用土工离心模型试验,对新老路基拼接时以土工格室为主的多种土工合成材料加筋方案进行预测与对比,分析了拓宽高速公路老路基固结沉降和新老路基拼接后表面沉降的变化规律。试验结果表明:对新老路基,填筑期的路基沉降在半年内总沉降中均占相当大的比例,在70%以上;加筋后路基的沉降小于不加筋路基,且各方案的路基顶面最大和最小沉降均分别发生在新路基路肩边缘和老路基中心;由于地质条件良好,总体沉降并不大,各加筋方案之间的沉降无明显差异,均保持在较小水平,最小和最大沉降分别为1.67 cm与3.33 cm,最大差异沉降为1.66 cm。可见,加筋能均衡路基的不均匀沉降,并在一定程度上减小地基的总沉降。     

路侧积水对青藏公路路基强度的影响分析

为了研究多年冻土地区路侧积水与路基病害之间的关系,基于青藏高原格尔木至拉萨109国道的道路病害调查,研究路侧积水对青藏公路路基强度的影响.从路侧积水与病害位置的对应程度较高,结合SWS-3型连续面波仪的路基强度测试结果,并通过对比无路侧积水时的路基强度测试结果,分析路侧积水使冻土区路基土动弹性模量减小且呈不均匀分布,间接导致路基强度减弱,得出路侧积水是冻土路基不均匀变形、纵向裂缝、波浪变形等病害发生的直接诱因.     

公路改扩建路基拓宽结合部处治方法

针对公路改扩建路基拓宽结合部的常见病害,深入分析其病害的成因———差异沉降。从填筑材料的固结本质、材料选取与施工工艺、拓宽结构设计方面探索了差异沉降机理,并提出了相应的处治方法,为公路改扩建工程提供重要参考。     

新旧路基拓宽常见病害分析

笔者对路基拓宽工程中常见病害进行了分析,剖析了新旧路基不协调变形的特征规律和沉降差异对路面结构损坏的原因,并以重庆地区典型路基拓宽工程为试验依托背景.     

土工格室在太古公路路基不均匀沉降病害处治中的应用

在分析土工格室处治路基不均匀沉降机理的基础上,介绍了应用土工格室柔性结构处治太古公路 半填半挖路段不均匀沉降病害的工程实践.现场检测和长期观测结果表明:采用土工格室加固后的路基回弹模量提高一倍以上,填挖交界处路基沉降无突变,呈平缓过渡形式,最大工后沉降仅18mm,说明该方法能有效地控制路基不均匀沉降,处治效果较好.     

新旧路基拓宽常见病害分析

笔者对路基拓宽工程中常见病害进行了分析,剖析了新旧路基不协调变形的特征规律和沉降差异对路面结构损坏的原因,并以重庆地区典型路基拓宽工程为试验依托背景.     

填挖交界路基差异沉降分析及其处理措施

山区修建高速公路,不可避免地会遇到路基半填半挖、深挖深填交界问题,一旦处治不当,会出现各种路基路面病害。结合工程实例,介绍了填挖交界路基差异沉降的机理、计算方法和处理措施,可供同行参考。     

土工格栅在填挖交界路基处理中的应用

试验段选用土工格栅处理填挖交界路基差异沉降问题,结果表明,土工格栅能够有效降低填挖交界路基的差异沉降;路表沉降量随着距填挖交界点距离的增大而逐渐增大;土工格栅竖向间距会对处置差异沉降的效果产生较大影响;通过试验段观测,最终建议竖向土工格栅间距宜控制在2m左右。     

填挖交界路基差异沉降处治技术研究

针对公路路基填挖交界结合部位的差异沉降控制,首先分析了公路路基填挖交界差异沉降的主要表现形式,进而全面分析了造成公路路基出现差异沉降的主要原因,并就公路路基填挖交界部位的差异沉降施工处理技术,提出了几项具体技术控制措施,可以为公路路基填挖交界部位的施工处理作业提供相应的参考。     

软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟

以快速拉格朗日有限差分法程序FLAC为平台,建立软土地区桩柱式路基的数值分析模型,研究了桩柱式路基的力学行为。分别用桩单元、绳索单元模拟桩柱、筋材,分析了路基的沉降、侧移、孔压与稳定特性,及桩柱、筋材的内力分布,比较了桩柱式路基与传统土石方路基的特点,对桩柱、筋材、路堤与地基的设计参数对路基沉降和地基侧移的影响进行敏感性分析。分析结果表明,桩柱式路基表面的最大沉降、差异沉降仅为传统土石方路基的1.48%、1.40%,地基侧移仅为传统土石方路基的0.88%,因此,桩柱式路基力学行为优良。