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。     

季冻区公路路基冻害监测及分析

以国道109线那曲段工程项目为依托,通过监测及数据分析,分析那曲地区公路路基冻害的发育规律,并通过对路基土温度、含水率及冻胀量时程曲线分析,明确了路基土冻胀变形的阶段性变化规律,验证了路基中心位置防冻措施的有效性;坡面走向的阴面(路基右坡脚)受冻害影响更大,该区域类似走向的道路设计中应着重考虑阴阳坡效应.     

季冻区公路路基细粒土冻胀性分类研究

对4种不同塑性细粒土扰动样进行了室内闭式冻胀模拟试验，简述了土的含水量和塑性对冻胀性的影响，即各种细粒土的冻胀性都随着含水量增大而增强；在含水量相同时，土的冻胀性随着塑性增强和颗粒变细而减弱。应用数理统计方法分别得出了各种黏性土和粉土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式，并经综合分析建立了细粒土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式。在此基础上，对黏性土、粉土及细粒土进行冻胀性分类研究，并将研究结果与现行规范进行比较，给出合理建议。此外，还取原状样进行了室内冻胀试验并对原状样和扰动样冻胀性试验结果的相容性进行了分析，指出用扰动样模拟试验结果对细粒土进行冻胀性分类研究，是可靠和可行的。     

季冻区路基温度湿度远程采集系统的研究

为获取季冻区路基温度场和湿度场的变化规律,实现全天候、自动化、智能化的测试手段,开发出由核心控制器、温度采集单元、湿度采集单元、GPRS通信模块和用户端数据接收软件组成的远程温湿度采集系统,并且对采集系统进行了验证,实现了对季冻区路基温湿度数据的长期、全面、连续采集和24h不间断远程传输。     

季冻区路基填土冻胀特性试验研究

为研究开放系统下顶端温度对季冻区路基填土冻胀变形特性的影响,以张家口地区的路基填土为研究对象进行单向冻结试验,通过自制冻胀试验机采集大尺寸试样内部的水分、温度和冻胀量数据并分析其变化过程。结果表明:(1)-10℃时对应的冻胀量最大,-5℃次之,-15℃最小;(2)快增状态冻胀率在-10℃时最大,慢增状态和稳态对应的冻胀率随顶端温度的降低有下降的趋势;(3)内部温度沿高度分布逐渐由非线性向线性发展;(4)顶端温度作用对试样内水分分布影响最大深度不超过40 cm。     

季冻区公路基垫层材料与路基强度变化规律探讨

根据室内材料试验，野外现场专用试验路试验结果，提出了我省常用路面基垫层材料与路基强度衰减系数，揭示了路基干湿类型变化。     

基于远程采集系统的季冻区路基温度场分析

为掌握季冻区已建路基温度场的分布特点和变化规律,选取哈尔滨市周边地区3个典型断面,利用自主开发的路基温度远程采集系统建立温度场。并对采集系统发回的一个冻融循环周期数据进行分析。结果显示:随着路基纵深的增加,温度梯度绝对值随之减小,温度波动幅度也越来越小且越来越平缓;各时期路基温度场以道路中线为中心,两侧基本呈对称状态。中央分隔带处冻结程度比两侧路肩处明显,路基冻结比天然地面快,但融化比天然地面慢,融化期阳面要早于阴面;路基填高为2.5m的断面冻结程度大于路基填高为1.5m的断面,融化过程无明显差别。     

季冻区高速公路路基冻害影响因素

随着我国高速公路的不断发展,高速公路发展规模已经由原来的主要发展平原地区逐渐向全国各地区发展。作者根据自身多年的工作经验,对季冻地区的高速公路建设情况进行分析,并特别对高速公路路基的冻害情况进行了细致的探究并深入了可能造成高速公路路基冻害情况发生的主要因素。     

季冻区公路路基低液限黏土法向冻胀力试验

首先,通过零位移平衡法的法向冻胀力试验,应用数理统计方法,分析了低液限黏土在冻结过程中产生的法向冻胀力与土体的温度、含水量、干密度、冻胀率等因素的关系,建立了法向冻胀力与冻胀率的线性回归方程,提出可以使用冻胀率对低液限黏土的法向冻胀力进行分级,并给出了适合路基填料的低液限黏土法向冻胀力分级标准;然后,通过加荷固结稳定后的冻胀试验,分析了上覆荷载对冻胀的影响;最后,将低液限黏土的法向冻胀力的分级标准与现有规范对比,得出各冻胀性类别的法向冻胀力界限值基本相同.结果表明:冻胀与法向冻胀力的产生是相铺相成的,施加微小的荷载,冻胀率就显著下降,同时,若允许有微小的变形时,法向冻胀力也就立刻松弛下来;然而无论预施荷栽还是控制零位移时施加荷载并不影响冻胀现象发生.     

季冻区水热变化引起的路基冻胀翻浆研究

路基内部温度和水分呈现动态变化,水分的迁移和温度的改变导致道路冻胀翻浆的产生。为了研究季冻区路基内部水分、温度的变化,以黑龙江省鸡讷公路的林口至大罗密段为依托工程,对典型路段天然位置和路基内部的温度和水分进行实时监测。通过分析黑龙江哈同二级公路的道路病害类型,项目监测了天然位置和路基内部的温度变化过程,分析了路基内部水分和温度在时间和空间上的变化规律,为数值模拟路基水分和温度变化规律提供具体的数据资料。最后从水热变化角度分析了路基内部冻胀翻浆病害产生的机理。     

季冻区路基土的能量损伤演化模型研究

依托辽宁阜新某公路路基土样,进行冻融循环试验及三轴压缩试验,分析不同含水率、围压、冻融次数下的弹性能变化规律;基于能量衰减定律,建立能量损伤演化模型,探索季冻区路基土的损伤规律。结果表明：含水率较高时试件应变与弹性能正相关,弹性能随冻融次数和含水率的增加而平顺,含水率较小时弹性能迅速升高出现峰值,然后逐渐减小最后趋于平稳;在围压加持下,随着应变的增加弹性能整体呈现先增大至峰值点后减小并趋于稳定的变化趋势,曲线相同应变位置的弹性能值随围压的增大而增大;能量损伤演化模型曲线与试验曲线吻合度较高,为季冻区冻土路基灾害防治提供了理论依据。     

季冻区路基土抗剪强度指标变化规律研究

对试验路路基土进行室内不同条件下的快剪试验,分析含水率、压实度和冻融循环次数对3种不同类型土体抗剪强度指标的影响。结果表明:冻融循环作用能够使土体粘聚力降低,内摩擦角增大,其中粉质粘土的粘聚力受冻融作用影响最大,且各类土内摩擦角值在冻融作用下的增幅不大,经过6次冻融循环后,各类土体的抗剪强度指标趋于稳定;随着压实度的增加,各类土粘聚力和内摩擦角值都有不同程度的增加,且压实度对砂性土粘聚力和低液限粘土内摩擦角的影响最为明显;随着含水率的增加,土体粘聚力和内摩擦角都会降低,且粉质粘土的粘聚力和内摩擦角受含水率的影响最大。     

季冻区黏性土路基冻胀变形控制标准研究

依托绥北(绥化—北安)高速公路,在现场长期观测的基础上,借助有限元分析软件ABAQUS对高含水量黏性土路基冻胀变形进行数值模拟,得到了路面结构层的最大弯拉应力与路基顶面的差异变形率之间的线性关系,提出了基于设计使用寿命的路基冻胀变形控制标准,在标准轴载和超载轴载下路基冻胀产生的差异变形率分别控制在3.07‰、2.27‰,从而保证设计使用寿命内路基和路面结构的安全.     

季冻区路基冻胀置换深度的计算方法

为防止季东区公路路基产生冻胀病害,依据试验和观测结果,分析了路基土冻胀量沿冻深的分布规律。基于路面容许变形值,通过对观测数据的数理统计分析,提出了水泥混凝土和沥青混凝土路面的路基容许冻层厚度计算方法。最后,提出了半经验、半理论的公路路基置换深度计算方法。采用这种方法,简化了路基置换深度的计算过程,可以方便地推荐出不同条件下路基的置换深度。论文研究成果为季冻区公路路基设计及路面冻害的防治提供了理论依据及实用的设计方法。     

季冻区运营公路隧道冻害分析及对策研究

针对季冻区公路隧道在运营过程中发生的衬砌冻害问题,在以往新建隧道以防为主研究的基础上,结合季冻区隧道受极端低温、冻融循环作用的特点,提出冻害原因分析是基础,冻害等级划分是条件,冻害处治措施是核心的处治对策.研究成果对于指导季冻区隧道冻害处治的设计和施工、降低冻害处治的盲目性、提高冻害处治的精准度、确保冻害处治效...     

季冻区公路暴风雪天气下快速除雪技术研究

暴风雪天气给交通环境带来不利影响,快速除雪防滑技术是保证畅通和安全的重要措施。研究首先通过分析快速除雪管理单元的划分影响因素,提出管理单元划分逻辑模型及快速除雪管理单元推荐标准;基于降雪量、路面积雪厚度及对交通运行的影响,提出了降雪量划分及相应处理措施;对不同降雪量情况下进行了除雪资源配置选择分析,考虑降雪量、管理单元长度、除雪机械效率等因素,以最快反应时间为限定指标,建立快速除雪资源配置模型,提出快速除雪机械分配建议;最终根据管理单元划分及快速除雪资源配置模型提出快速除雪防滑实施方案,为季冻区公路除雪防滑及冬季公路冰雪天气下安全管理提供技术参考。     

季冻区运营公路隧道冻害监测预警技术研究

以吉林省板石岭隧道为依托,考虑季冻区运营隧道冻害产生机理,全方位监测隧道衬砌、围岩、排水沟等冻害易产生部位水和温度的信息,将工业控制、物联网技术、检测技术与土木工程相结合,从硬件建设、数据采集、远程传输、数据管理等4个方面入手,建立季冻区运营公路隧道冻害监测预警系统,实现了远程实时监测隧道内水和温度信息.利用数据库将信...     

季冻区城市区域道路路基破坏机理分析

本文通过对哈尔滨城市道路路基土含水量、温度监测,引用稠度作为判定路基稳定性的标准,对于有效揭示季冻区城市道路路基破坏机理提供了较为全面的数据、理论依据。城市道路病害产生因素众多,但根治病害较为困难,往往都是在路面结构层范围内作维护,所以,城市道路建设应首先做强路基,避免路面结构层病害的影响。通过路基温度监测,可直观判断本区最大冻深,各冻结层位路基土温度变化规律,冻结线的引入,直观表述冻融过程稳定冻结期、临界冻结期、稳定融化期、冻融临界期4个阶段路基土冻结规律,揭示了地表以下1.3～1.5m范围内处于最后的冻融临界期,自由水分在期间向该层位聚集,并在多点监测数据中得到证明。季冻区城市道路应加强路基土冻结层的处理工作,应在冻结层范围内填筑透水性材料或在冻结层下设置隔水层,作隔水层以上路基排水设计。     

季冻区浅挖路基水热耦合分析

针对省道224线二道沟兵站109岔口至治多段二级公路水热变化及是否采取工程措施来保证路基稳定的问题,借助COMSOL Multiphysics对典型季节性冻土区浅挖路基、铺设土工格栅及保温板的路基水热力场进行数值模拟,分析路基冻结深度的变化规律和路基冻胀规律,为高寒地区公路路基冻害防治措施设计提供参考.研究表明:浅挖路...