高纬度多年冻土区路基工后温度变化规律研究

为掌握大兴安岭多年冻土地区路基工后温度变化规律,选取中俄原油管道漠大线林区伴行路典型多年冻土区路基断面,采用DS18B20温度传感器对建成通车后的路基进行为期两年的温度监测,分析研究路基温度变化、冻土年平均地温、冻土上限变化和冻土温度阴阳坡差异。结果表明:路基范围内各测温点不同深度温度随着气温发生年周期性变化,路基浅层温度变化频繁,随着深度增加,路基内温度变化幅度逐渐减小;不同深度土层最低值或最高值温度出现的时间并不一致,下部土层最低值或最高值温度出现时间明显滞后于上部土层;路基冻结时间自11月份开始,至次年的4月中旬随着大气温度的上升开始融化,冻结时间持续5个月左右;多年冻土为热极不稳定冻土类型,且在上覆路基的影响下,多年冻土产生了严重的退化现象,路基下多年冻土的年平均温度升高;在阴阳坡效应的影响下,大气温度对阳坡面路基下地温深度的影响大于阴坡面,阳坡面路基下多年冻土的年平均地温大于阴坡面,阴坡面路基下多年冻土融化时间比阳坡面的少30 d左右。研究结果旨在更有利于我国大兴安岭地区多年冻土路基稳定性问题的进一步研究,为该地区道路工程建设和维护提供参考资料。     

冻土路基热收支状态尺度效应的显著性分析

基于最大融化深度、基底总吸热量、冻土融化潜热和热融蚀敏感系数四个指标，从高度效应、宽度效应、坡度效应和冻土年平均地温方面综合阐述了冻土路基热收支的尺度效应。同时基于统计学原理，对影响冻土路基热收支尺度效应的因素进行显著性分析，探究多因素交互作用的效应性。结果表明：路基高度对最大融化深度的影响最大，冻土年平均地温对基底总吸热量的影响最大，路基宽度和冻土年平均地温对冻土融化潜热量的影响最大，路基高度和路基宽度对冻土融化潜热量的影响最大。研究冻土路基热收支尺度效应，应综合考虑多因素之间的交互作用。     

川藏铁路拉月隧道穿越东构造结地温分布特征及预测

川藏铁路拉月隧道受地热影响,针对其线路方案选择及高温热害难题,通过开展地热地质构造调查、钻孔勘探测温,获取研究区地温及地温梯度分布规律。同时,通过分析地下水对地温的影响,确定选线原则,预测隧道地温。结果表明:1)研究区高地温问题普遍存在,实测地温最大值达93.5℃,地温梯度达40℃/100 m; 2)地温梯度垂向上存在明显的分层特征,平面上的差异性与构造、地形切割、海拔高程关系密切。结合其他选线因素,建议线路离雅鲁藏布江缝合带一定距离并通过抬高线路标高来减少高温热害。根据建立的基于地表恒温层温度、恒温层深度、地温梯度变化的地温计算公式,预测出拉月隧道存在大于60℃热害严重地段。     

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。     

不稳定冻土段青藏铁路旱桥三维温度特性分析

根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程,编制了有限元公式,在考虑气候变暖的条件下,应用有限元公式对青藏铁路不稳定冻土段旱桥的温度特性进行了三维数值分析,结果表明修建于高温不稳定冻土地段的旱桥在未来20年的运营过程中对桥桩周围的冻土有很好的制冷作用,能很好地保护冻土,保证铁路的运行安全,同时也说明了在建的青藏铁路在高温不稳定冻土地段采用旱桥的形式是可行的.     

多年冻土地区的公路路基温度场研究

以青藏公路为研究对象,采用数值计算方法模拟其多年冻土区路基温度场,对冻土路基温度场的影响因素及其分布进行了分析。最终得出以下结果,路基温度场数值模拟表明,自然上限在第一年为1. 81 m,相对于低路基而言,此时高路基形成冻结核,路基内形成融化楹,随后开始冻结天然地表,边坡和路面的地温高于天然地表,会出现滞后现象。人为上限受边坡影响较小,在寒区道路工程中,边坡坡度不是影响路基热稳定性的主要因素。当修筑完成保温护道后,将会进一步增强天然地表受热面,如果天然地表的温度低于保温护道表面年均温度时,就会增大年平均地温差值。在深度相同时,阳坡土体温度大于阴坡,在路基横断面,冻结线为倾斜的非对称分布。     

青藏高原多年冻土区站场路基温度场的有限元模拟

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。根据此特征可以推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况,结合实际监测数据,利用AN SY S软件对路基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了上移,多年冻土得到了保护;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、阴坡两侧地下的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。     

高原多年冻土地区公路路基温度场现场实验研究

以多年来的现场实测资料为依据，阐述了高低温多年冻土地区，沥青路面基下的地温分布及变化过程，提出了冻土路基的稳定性与多年冻土圻平均地温之间的关系。说明了多年冻土地区公路路基温度场现场实验研究，在高寒地区公路修筑中的实际意义和重要性。     

冻土路基稳定性主要影响因素探讨

路基是公路的重要组成部分，路基的强度和稳定性是保证公路正常使用的基本条件，特别是在有高含冰量冻土与地下冰分布的青藏公路，影响路基稳定的因素和区域环境更为严峻。在高原冻土地区进行路基设计，只有掌握的影响冻土路基稳定性的主要因素，才可保持冻土路基的稳定。     

季节性冻土区路基差异性沉降控制

分析了季节性冻土区域的路基温度分布情况,从大气温度和地表温度出发,得出沿路基深度的温度分布规律;研究了影响道路路基差异性沉降的地质条件和因素,探究温度、冻土类型、路基处理方式等对差异性沉降的影响;通过研究结果汇总,提出了季节性冻土道路路基沉降的预防措施,有效抑制了沉降的产生。为今后季节性冻土道路路基沉降的设计施工提供有益参考。     

退化性岛状冻土路基位移场地温响应研究

退化性岛状冻土连续性差,退融速率快,冻土路基病害较为严重。掌握该类路基随地温变化的变形规律,就可从根本上解决其热稳定性问题。为此,建立了该类冻土路基位移场的理论分析模型和有限元模型,并以实际工程为依托,通过对工后1 a内路基地温场、位移场的数值模拟及实测分析,提出了退化性岛状冻土路基位移场的周期性地温响应规律及"热缩"效应。研究结果表明:在一个周期内,该类冻土路基位移场的地温响应过程可分为冻胀、压缩及融沉3个阶段。其中冻胀与压缩阶段,地温变化对路基热稳定性影响较小,而融沉阶段产生的融沉位移对路基稳定性影响较大,且较地温变化有一定的滞后时间,当地温环境由升温状态向降温状态转变时发生,在此期间应加强对路基冻土的保护和监测。     

高温不稳定多年冻土区片块石路基热状态变化分析

基于高温不稳定多年冻土区长期温度数据,针对片块石路基温度变化、热收支、冻融循环特征进行了分析。结果表明,片块石层作为主动冷却措施的一种,增加了冷热空气的交换,减少了进入路堤的热量,有效地减少了热扰动对路基下路多年冻土热稳定性的不利影响,但观测期间路基中心下的最大融化深度有逐渐增大趋势,且热量在路基阳坡热收支远大于阴坡,右路肩热收支是左路肩的2. 73倍,右坡脚热收支是左坡脚的2. 29倍,这种热量差异引起路基阳坡下伏多年冻土升温大于阴坡,导致阳坡冻土上限发展速率明显大于阴坡。     

青藏公路路基下融化夹层的变化及对路基沉降的影响

为了研究青藏公路高温冻土区普通路基下部融化夹层的变化特征及其对路基沉降变形的影响,选取监测断面对路基地温与变形进行现场监测。结果表明:路基下最大融化深度出现在当年的10月份至次年的1月份,人为上限呈逐年加深的趋势。路基下最大冻深出现在当年的4—6月份,除右路肩外,左路肩和路中最大冻深呈波动中略有加深的趋势。路基下融化夹层厚度呈逐年加大的趋势,融化夹层厚度的增加主要是由人为上限的加深引起的。路基浅层温度的升高是融化夹层发育及下部多年冻土升温的主要原因。当融化夹层下部为高含冰量冻土时,融化夹层与路基沉降变形密切相关,路基易产生较大的沉降变形。当融化夹层下部为低含冰量冻土时,路基沉降变形较小。     

青藏铁路高温冻土区蠕变沉降稳定时间的确定

青藏铁路高温冻土区路基的沉降变形主要来自原天然上限以下冻土的蠕变变形。路基建成后,冻土层受到附加应力的作用而产生蠕变,至今这种变形没有稳定的趋势。通过高温冻土蠕变的结果调整自己的应力,使它能承受来自路基施加的附加应力,以求得青藏铁路高温冻土区蠕变稳定时间。     

季节性冻土区隧道温度场分析与预测

为预防季节性冻土区隧道因防寒保温措施设置不足引发的冻害,研究季节性冻土区吐库二线中天山隧道温度场变化规律及其防寒保温参数。基于围岩温度场现场测试研究,利用ANSYS有限元软件,同时考虑水文地质条件、混凝土衬砌水化热、大气温度和地温随时间变化等影响因素,预测、比较隧道施加保温层和未施加保温层的冻融循环圈。总结出设置保温边沟和设置厚度≥5cm、导热系数≤0.03W/(m•K)的保温层是必要和合理的。     

基于多年冻土条件下公路路基不稳定变形特性分析

为了对现有青藏公路路基变形采取更有效的养护措施以及为今后青藏高速公路的设计、施工提供参考,以青藏公路部分路基工程为研究对象,通过现场调查、理论资料研究对冻土路基不稳定变形进行了分析,探讨了冻土路基不稳定变形的主要成因及影响因素.结果表明,冻土的冻胀与融沉是冻土路基产生不稳定变形的主要成因,冻土本身的复杂性质及青藏高原气...     

大直径水底盾构隧道不良地质段及疑似溶洞探测技术的应用

为探明江中盾构段存在的岩溶、裂隙发育带、岩层不整合面等不良地质情况,通过对4种物探方法的场地适应性试验,最终采用水域高密度电阻率法、高频大地电磁法及地震反射波法对过江隧道掘进区域内的不良地质体的赋存情况进行探查。通过对3种物探方法比对分析,基本查明了测区内岩土层的分布情况,查清了裂隙密集带、局部岩体节理裂隙发育区及溶洞可能发育区等不良地质体的分布位置,达到了预期目的。     

多年冻土区路基温度场特征分析

文章以青藏高原多年冻土区路基实测历史数据为依据,对影响冻土路基稳定性的地温变化进行统计分析,得出一系列地温变化特征结论:温度场随深度的变化特征;路基逐月融化进程;路基人为上限的变化规律;地温场在不同深度随时间的变化规律等。以期为多年冻土区路基设计及施工提供可靠的研究依据。     

大直径水底盾构隧道不良地质段及疑似溶洞探测技术的应用

为探明江中盾构段存在的岩溶、裂隙发育带、岩层不整合面等不良地质情况,通过对4种物探方法的场地适应性试验,最终采用水域高密度电阻率法、高频大地电磁法及地震反射波法对过江隧道掘进区域内的不良地质体的赋存情况进行探查.通过对3种物探方法比对分析,基本查明了测区内岩土层的分布情况,查清了裂隙密集带、局部岩体节理裂隙发育区及溶洞可能发育区等不良地质体的分布位置,达到了预期目的.     

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。