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^-2,路基中心散热速率大于天然地基,阳坡路肩处大量吸热;天然地基的等温层出现在9.79 m深度处,而路基中心等温层出现在9.61 m深度处,路基中心等温层位置更浅,路基土的换填使路基下部浅层冻土温度变化更明显,短期内对下部多年冻土的散热有正向作用;在阴阳坡效应下,阳坡下部多年冻土温度升高,路基热稳定性降低,并产生不均匀沉降。