冻土路基病害成因及处理方法

通过对内蒙古境内 3 0 1国道博克图—牙克石段冻土路基病害的原因分析 ,探讨了对冻土路基的一般处理方法     

季冻区公路路基沉降模型试验研究

季节性冻土地区的公路常发生冻胀病害,需要对路基的设计、施工等进行改进。文中结合213国道朗川段改建工程,通过室内模型试验研究,对季冻土区公路路基隔离层的设置参数进行了分析,并提出了相应的工程措施。     

高纬度岛状多年冻土区公路工程的地质勘察与治理研究

依托国道332线库布春林场至根河段公路工程,提出了通过加强工程地质选线及用综合勘察手段,准确查清岛状多年冻土的分布范围和性质,并针对不同冻土类型及性质,提出了不同的治理手段,减少了冻土引起的病害,降低了多年冻土治理成本。     

利用地源热泵防止季节性冻土路基冻解破损的数值分析

为解决季节性冻土区路基结构因冻解破损而发生的各种病害,利用地源热泵系统改变路基结构温度场.以109国道青海省季节性冻土区路基为研究实例,运用ANSYS模拟分析109国道季节性冻土区原始温度场,并分析了地源热泵路基的工作原理及运行效果;介绍了地源热泵系统形式及设计计算中的有关问题,得出地源热泵路基系统的设计参数;利用ANSYS有限元法对地源热泵路基的水平埋管进行模拟分析,通过对比分析得出路堤中水平埋管宜分2层布置(-1m处埋置4根,每管间距为2m;-3.5m处埋置5根,每管间距为4 m).在上述设计方案下,该地区在全年最冷时刻路基易发生冻胀区域的地温超过0℃.通过模拟分析得出,地源热泵路基是一种新型路基结构,该系统对于防治季节性冻土路基冻胀病害具有积极作用.     

桩基冻土融沉过程中承载力迁移规律研究

通过青海国道G227桥涵病害普查发现，由于桩基冻土融沉而造成桥台病害及盖梁开裂的现象在冻土退化边缘带分布广泛。根据实测数据及Midas FEA仿真综合分析得知:桩侧土融沉过程中，桩基承载力从桩身中上部向桩底1/3处移动，桩位移显著增大，在不同温度下，桩下沉位移差别较大，冻土上限区域有必要通过减小摩擦的方式降低负摩阻力及冻胀力的影响。     

冻土路基温度场、变形场和应力场的耦合分析

基于提出的正冻土三场耦合的理论框架以及所开发的全面考虑正冻土骨架、冰、水三相介质水、热、力与变形的真正耦合作用的分析系统3G2001,对214国道花石峡试验路基实测的地温变化和路基路面变形进行了对比分析验证;根据路面冻胀融沉过程曲线,将冻土路基的变形过程分为4个阶段,即剧烈冻胀阶段、冻胀持续稳定阶段、剧烈融沉阶段和融沉持续稳定阶段,揭示了冻土路基冻胀融沉的热力学内在机制。对比结果显示:分析所得的路基温度场与实测值变化规律一致,其量化相差在10%~20%以内;分析所得耦合变形随时间的变化与实测值相一致,路中的分析变形值与实测值相差也在允许范围内。     

季节性冻土的水-热-力建模与数值分析

为了防治季节性冻土区由水-热-力相互作用引起的道路病害,对季节性冻土水-热-力耦合问题进行了研究。根据季节性冻土的特点,重点考虑了基质势和压力势与温度的关系,给出了季节性冻土水-热-力三场耦合的数学模型,并将耦合问题归结为求解一个非线性、非稳态温度场微分方程,含水量、应力及蠕变变形都可以在温度求解以后算出。详细推导了该方程的数值解法,包括有限元方程、时间域离散及迭代方法。最后对国道G109橡皮山段季节性冻土区公路路堤进行了数值模拟,对计算值与实测值做了对比。结果表明:采用水泥加固砂砾垫层的对比断面与采用砂砾垫层的原断面相比,其温度更低,含水量及预测的路面变形量更小。     

青海省共和至结古高速公路玛多至巴颜喀拉山多年冻土退化分析及预测

通过对玉树地区玛多至巴颜喀拉山多年冻土形成的地形地貌、气候气象、水文地质、冻土分布特征等分析,在对当地气温进行调查统计和分析的基础上,对当地多年冻土退化情况系统地进行了研究,从而为青海省玉树地区国道214线的多年冻土路基设计提供了可靠的基础依据。     

典型多年冻土区公路地温观测研究

为了研究多年冻土区地温分布及其演化规律,基于国道G314线布伦口-红其拉甫段路基地温现场监测资料,采用热传导理论和非线性分析方法对沿线多年冻土地温数据进行回归拟合,建立了不同地段的地温波动预测模型。研究结果表明:不同监测时段的冻土地温变化规律基本相同,在2~3.5m深度范围内,温度降幅较大;3.5m以下温差变化相对缓慢,在0℃线左右波动,并逐渐趋于稳定。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.96以上,预测效果良好。研究成果可为冻土路基地温预测、变形监测和降温措施制定提供参考。     

新藏公路塞里亚克达坂冻土处理

新藏公路(国道219线)全长约2143km,起于新疆喀什地区的叶城县,止于西藏日喀则地区的拉孜县,是连接新疆与西藏两自治区的唯一干线公路,是我国西南边陲最重要的国防干线。塞里亚克达坂位于昆仑山腹地,高程为4500m至5000m,地表大部分为多年冻土,本文从路线、路基两方面论述了对于冻土段路线选线的原则、路基结构设计方案。     

世界最长高原冻土公路隧道——青海共玉公路鄂拉山隧道掘进7680m

<正>近日,世界最长高原冻土公路隧道——共玉公路鄂拉山隧道进口掘进至分界点,比计划提前45 d。鄂拉山隧道全长9 330 m、海拔4 300 m,穿越多年冻土地段,地质条件差,工程地质极其复杂,集大涌水、岩溶、滑坡、破碎岩体、Ⅴ级冻土、断层等不良地质为一体,严重影响施工安全,是共玉公路的重点控制性工程。共玉公路是国务院《玉树地震灾后恢复重建总体规划》中构建的"一纵一横两联"生命线公路通道的重要路段,也是交通运输部西部大通道"八纵八横"中的一横,它的建成对充分发挥国道干线路网的主骨架功能,提高青海公路网交通整体水平有积极的作     

新疆典型高山冻土类型快速评判技术研究

冻土是新疆公路工程建设中的常见难题,为简化冻土分类的程序、提高分类效率,对新疆不同类型冻土的分布特征进行了调查,并对影响冻土特性的气候因素和地质环境因素进行了分析研究,在此基础上,分别以冻土含冰量、凝冰特征、冻土温度状况、热稳定性、融沉特性、海拔高度等参数对冻土进行了分类,建立了新疆典型高山冻土类型评判指标体系,并提出了新疆典型高山冻土类型快速评判方法、评判标准及快速评判流程,最后给出了新疆冻土快速评判技术的适用范围。研究结果可为冻土区修筑公路构造物过程中快速准确判断冻土类型提供参考。     

穿越公路埋地长输管道在冻土区的热力变形规律研究

基于某穿越公路埋地原油管道工程,对其在冻土区的热力变形规律进行了研究,结果表明,冻土类型不同,在管道周围,土壤温度场具有较大差异,管道对高温冻土区的热油管道具有较大影响,对冻土有较大破坏;在高温冻土区,其融化速率均大于低温冻土区;通过保温材料的铺设,高温冻土区的最大融化深度可得到有效减小。在高温冻土区,减小管道顶部埋置深度,管道底部的最大融化深度可有效减小,对冻土区效果更好。随着时间的延长,外层等温线距管道中心的距离变化较小,且由于管道向外不断进行热量散发,最外层温度会逐渐升高,保温层越厚,冻土受到铺设输油管道的破坏性越小。通常情况下保温层铺设厚度为5.2-8.2cm,在高温冻土区,管道对其扰动较大,保温层大于8.2 cm时,在热油管道外铺设保温材料,减少管内油品热量损失,减少管道对冻土的扰动,确保管道安全运行,同时将输送成本降低。     

环境负温与升温梯度作用下冻土强度特性试验研究

随着西部经济快速发展,冻土区工程日趋活跃,冻土灾害问题愈显突出。为了减少灾害,提高工程耐久性,必须进行冻土区地基承载力的力学特性与温度变化的关系研究。文章采用青海省果洛州海拔4 200m处冻土,在室内模拟不同环境负温与升温梯度的冻土常规三轴压缩试验,得到冻土在不同环境负温、不同升温梯度下的应力-应变曲线以及强度-温度关系曲线并进行分析。试验结果表明:低温冻土到高温冻土的破坏特征是由脆性破坏过渡到塑性破坏,其应力应变关系由广义双曲线模型变为邓肯-张模型;环境负温与升温梯度的不同,使得冻土强度折减不同;设计冻土区地基承载力时,需根据当地温度和升温梯度等变化特点修正冻土区地基承载力特征值。     

214国道多年冻土区路段路面病害特征分析

多年冻土地区路基路面病害率高,不同路面形式的病害表现也不尽相同。根据214国道姜路岭至清水河段多年冻土区水泥路面与沥青路面的大量调查资料,对路面病害的发育性状及分布现状进行统计,详细计算了路面的单公里病害率和总病害率。120.675km水泥路面的总病害率为16.22%,202.325km沥青路面的总病害率为3.38%。水泥路面比沥青路面病害数量多,且规模大,以破碎板、纵向裂缝为主,破碎板数目达到6472块;沥青路面沉陷显著,其次是网裂、波浪。结合调查结果,对214国道路面的病害进一步分类分析,研究了主要病害的发生机理及分布规律与冻土的关系,为今后寒冷地区公路路面的建设、养护等工作提供依据。     

公路工程冻土类型划分研究

在总结分析国内国外已有冻土分类方案的基础上，针对中国现行公路工程冻土分类标准中存在的不足之处，结合目前对青藏公路沿线多年冻土研究的最新成果，提出了以多年冻土含冰特征与多年冻土年平均地温的综合指标－冻土热稳定性为基础的公路工程冻土类型划分方案，并对所划分出的三种冻土类型给出了相应的冻土路基设计原则。     

文摘·简讯

青藏铁路冻土区路基趋于稳定通过青藏铁路冻土区段沿线建有的铁路冻土区工程长期观测系统,监测人员对接收的数据进行分析表明,全线开通近一年来,在热棒、碎石护坡、通风管等多种技术防护措施集中使用的地段,冻土路基下沉、开裂等病害发生较少,冻土区路基正逐步趋于稳定,达到了理想效果。据了解,为解决冻土路基热融沉降、变形开裂的问题,青藏铁路采取了热棒、碎石护坡、通风管等多种技术防护措施,人为地保护冻土,以降低冻土路基土体温度、抬升路基本体冻土上限。青藏铁路冻土区路基个别地方虽出现过裂缝、沉降、冻胀等现象,但变形量很小,年沉…     

青藏铁路冻土场地-路基地震动力反应数值分析

以青藏铁路工程抗震设计与加固为应用背景,采用地震反应分析的二维动力有限元法,开展青藏铁路冻土场地-路基的地震动力反应数值分析,给出了冻土场地-路基最大水平加速度、最大竖向加速度、最大动竖向正应力、最大动水平正应力、最大动剪切应力随地层深度的变化规律。研究表明:冻土层厚度对场地-路基地震动力反应有重要影响。路基顶部,冻土场地的最大竖向加速度远大于非冻土场地的最大竖向加速度,而冻土场地的最大水平加速度小于非冻土场地的最大水平加速度。冻土场地较非冻土场地动应力的峰值基本偏大且频率高,最大动竖向正应力随深度增大呈近似线性增大、而最大动水平正应力和最大动剪应力在冻土层与非冻土层分界附近则呈剧烈波动变化,与非冻土场地路基动应力反应明显不同。据此,指出了冻土场地路基在地震作用下的危险点所在位置。     

多年冻土区公路高路基横向不对称热状况分析

通过对青藏高原214国道多年冻土区实测地温资料的分析，揭示出冻土路基中存在着显著的横向热状况不对称现象，阴阳坡热差异对路肩热状况的影响比对坡脚热状况的影响大。路基阴阳边坡表面的热状况差异与坡面吸收的太阳辐射能之间的关系很大，阴阳坡面获得的太阳辐射日总量随时间的变化趋势与其浅地层地温随时间的变化趋势基本一致，地温随时间的变化略滞后于太阳辐射日总量随时间的变化。     

高含冰量冻土的融化压缩变形机理

基于目前冻土融化压缩变形计算中较少考虑水分影响的研究现状,充分考虑了温度、水分、应力的影响,通过引入场变量孔隙比e,构建了高含冰量冻土的融化压缩变形理论模型.室内试验与数值计算结果对比发现,理论模型较为准确地反映了高含冰量冻土的变形过程,验证了模型的正确性.试验及计算结果表明,高含冰量冻土的融化压缩变形是复杂的水、热、力多因素共同作用的结果;高含冰量冻土的变形主要是由冻土融化压缩排水所引起,其变形在融化排水过程中基本完成,逐渐趋于稳定,这部分变形是冻土变形的主要构成部分;冻土的融沉特性决定了冻土的变形规律,这也是高含冰量冻土融化压缩变形的本质所在.