遮阳板护坡工程措施结构形式研究

遮阳板护坡工程措施作为调控冻土路基稳定的工程措施已有应用研究,实际监测数据表明:遮阳板工程措施能大大减少板体下路基体吸热,显著抬升人为上限,降低上限附近土体温度,调控路基阴阳面吸热不均的差异,使路基温度场向有利于冻土稳定的趋势发展,其应用效果显著;但是现有结构形式温缩变形等损坏较严重,耐久性不理想,其结构形式有待改进.笔者在实地调查研究的基础上,针对试验工程出现的结构问题,对遮阳板护坡工程措施的结构形式进行了优化探讨,并给出了相应的结构设计建议.     

青藏公路多年冻土区混凝土空心块护坡路基应用效果分析

在综合遮阳板路基和碎石护坡路基工程应用经验的基础上,提出了一种混凝土空心块护坡路基的新型结构,并在青藏公路风火山多年冻土区修筑了两种空心块排列结构的试验工程,基于现场试验工程观测数据的分析,对两种结构的空心块护坡路基的降温效果进行了对比分析和研究,同时将空心块护坡路基与邻近遮阳板路基的调控效果进行了对比。结果表明:采用空心块护坡路基结构,可有效地减缓冻土上限下降的速率,维护路基下多年冻土的热稳定性,且沿边坡随意堆放空心块的应用效果要优于顺序摆放空心块的结构。     

典型冻土路基变形调控措施应用效能分析

为了解决多年冻土区路基变形控制与稳定性问题,满足高海拔多年冻土区路基调控措施的选型需求,以青藏公路、国道214线共和至玉树公路、中科院北麓河高等级试验公路中已试验应用的一些典型路基调控措施为研究对象,采用实测数据分析、数值模拟等方法,将实体试验工程长时间序列监测数据反映的情形与数值模拟结果对照,并结合道路运营状态调查等技术手段对各类典型调控措施的长期作用效能进行验证,探讨其在高等级公路中的适应性。研究表明:隔热层工程措施、热棒工程措施、空心块护坡工程措施等基于温度调控的冻土路基变形调控措施,主要通过减少路基基底吸热、调控路基基底温度场的变化趋势与强度,实现对冻土路基变形进行调控,它们对路基自身结构安全与稳定性要求较高,长期作用效能没有达到设计预期,该类调控措施在路基变形调控应用中不宜单独使用,应注重与其他调控措施组合使用;块石路基、通风管路基、全断面通风路基等主要基于水、热同时调控的工程措施,它们通过减弱水的影响,对流换热增加基底冷储量,减少路基体水热影响作用明显,虽然也存在有些措施热效能不足、路基基底整体处于净吸热状态的问题,但其自身结构力学稳定性和水稳定性较好,综合使用效能经长期观察是积极的,路基变形能基本达到设计预期。     

多年冻土区宽幅XPS保温板路基传热特征研究

为研究宽幅XPS保温板路基地温调控效果，对共和至玉树高速公路21.5 m幅宽的XPS保温板路基和幅宽13.5 m热棒-XPS保温板复合路基试验路的冻土地温进行了长期系统的监测。结果表明:宽幅XPS保温板路基冻土上限年下降速率、冻土上限位置升温速率和吸热量分别为宽幅普通路基的76%，62%，55%，然而宽幅XPS保温板路基下伏多年冻土仍以较快的速率发生退化，上限下降速率达到0.5 m/a；铺设黑色路面后，宽幅XPS保温板路基和宽幅普通路基吸热量均增大约1倍；和单一的XPS保温板隔热措施相比，热棒-XPS保温板复合路基对路面下2～5 m范围内土层地温产生调控效果，可有效改善采用单一XPS保温板工程措施的被动吸热状态，提高冻土路基热稳定性。     

发卡式热棒—隔热层复合路基应用技术研究

基于已有单一路基调控措施作用效果分析,提出发卡式热棒——隔热层复合路基调控工程措施,对复合调控措施作用机理、发卡式热棒结构设计、复合调控措施路基结构设计等进行了探讨,介绍了复合调控工程措施实体试验工程监测方案、施工过程及施工质量控制要点,观测数据表明:复合路基调控工程措施是将隔热层有较大热阻,能减少路基体暖季吸热,热棒冷季能主动对流换热冷却路基的各自的积极因素进行综合利用,在降低路基温度场方面效果明显,达到全年减少路基体吸热的积极作用,有利于保持多年冻土路基稳定.     

多年冻土区路基遮阳板应用技术研究

青藏高原低纬度高海拔地区,太阳辐射是土体升温的直接热源,而带有融化潜热的雨水垂直渗流有加速下部冻结层融化的趋势。基于对辐射、避雨、保证蒸发散热边界条件等方面考虑,提出了一种积极主动的保持冻土路基稳定的措施——遮阳板路基。文内对这种新措施的工作机理进行了分析,并总结了试验实体工程设计与施工中存在的一些问题。通过对试验路段和对比路段观测、调查分析认为,遮阳板路基护坡是一种可行的保持路基稳定的积极有效的新方法。     

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…     

多年冻土区宽幅公路路基的温度特性模拟分析

为研究多年冻土区G214高等级公路中隔热层、片石层对24 m宽路基的热影响效果,根据多孔介质的热对流及考虑相变的传热理论,分别对两种结构路基的温度场进行了模拟分析。计算结果表明:当路基宽度从12 m增加到24 m时,隔热层厚度应从10 cm增加到30 cm才可确保路基下冻土上限的稳定,但保温层所产生的热积累效应将使路基下冻土温度明显升高,且高温冻土核范围较大。从工程措施的可靠性及工程费用角度考虑,EPS隔热层不适用于G214宽幅路基中。如采用厚度大于1.8 m的片石层,则可稳定路基下冻土上限和增加冻土的冷储量,但同时要加强对路基边坡的热防护。     

多年冻土地区空心块通风路基应用效果及数值模拟

以空心块通风路基为研究对象,分析比较了空心块通风路基试验路与普通填土路基的热流密度、冻土地温以及冻土上限的变化过程,建立基于显热容法的有限元计算模型,对空心块通风路基长期调控效果进行预测,并与普通填土路基温度场进行对比分析.结果表明:空心块通风路基年平均热流密度为0.11 W·m-2,表现为放热状态,普通路基年平均热流密度为-0.91 W· m-2,表现为吸热状态;空心块通风路基在冷季时的散热量大于暖季时的吸热量,路面下3.0～3.5 m处年热量收支为1 414 kJ·m-2,在观测期内冻土上限提升了2.5m,降温效果明显;长期降温计算结果显示空心块通风路基能增加多年冻土层蓄冷量,增强路基下伏多年冻土层的热稳定性.     

多年冻土区高等级公路建设面临问题分析

结合国家高等级公路建设发展的需要,就多年冻土区高等级公路建设中可能遇到问题的原因、一些典型工程措施在应用过程中可能导致的问题,以及所应采用对策进行了分析。通过研究发现,冻土地区铁路与公路和高等级公路的热量来源、传热过程、传热强度等均存在本质区别。由此揭示并经实践证明,青藏铁路得到的有益成果将难以直接应用于高等级公路建设中。同时,由于高等级公路黑色沥青混凝土路面更为强烈的吸热和聚热效应以及更高的筑路技术标准,都对冻土区高等级公路建设和安全运营提出了更大的挑战,也对冻土路基调控措施提出了更高的要求。通过对已有路基调控措施的对流、传导、辐射等方面试验结果和实测资料系统分析发现,如果能结合高等级公路热学特性,从工程结构加以改进,或通过不同工程措施的有效组合,或是通过新型工程措施的应用,应是较好解决问题的途径和方向,并就措施改进的方式进行了分析。其研究结果,将对我国高等级公路的研究和设计提供有益指导。     

青藏公路工程条件下多年冻土的变化

为研究工程条件下多年冻土的变化,该文通过青藏公路唐北地区路基温度场的监测资料,对工程条件下多年冻土的上限、冻融过程以及热状态等变化情况进行了分析.研究结果表明,由于沥青路面强烈的吸热作用和较弱的蒸发能力,使工程条件下高温冻土的融化速率、增温速率均大于天然地面,并已出现了融化夹层,对路基稳定性产生了严重影响.     

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...     

XPS板隔热层在多年冻土区公路路基中的应用

隔热层路基作为调控冻土路基稳定的工程措施已在青藏高原多年冻土区应用。为了完善该工程措施的设计、施工及质量控制,在总结青藏公路多年冻土科研成果的基础上,结合“共和至玉树高速公路项目”设计与施工实际,指出了隔热层路基在应用过程中需要注意的问题。     

文摘·简讯

我国有效解决青藏铁路冻土路基病害据中科院土工工程国家重点实验室负责人介绍,中科院寒旱所冻土工程国家重点实验室推出的以抛石护坡、抛石路基等技术为主的路基新结构,成功解决青藏铁路冻土路基冻胀和融沉的问题,消除了青藏铁路路基面临的最大威胁。目前在青藏铁路已建成的路     

通风管路基的调温机理

考虑通风管路基中通风管的空气对流换热特点,摈弃把通风管的影响作为边界条件处理的方法,建立多年冻土区的通风管路基的数值模型,对设置和未设置风门的通风管路基的温度特性进行数值模拟,分析2种情况下通风管路基的调温效果,为多年冻土区的路基工程的建设和安全运营提供技术支撑.研究表明:通风管路基能够明显地降低冻土地基的温度,提高冻土的人为上限;与无风门的路基相比,有风门的通风管路基降低冻土地基的温度的效果更加明显,降温作用发生得更早,冻土人为上限的提高幅度更大,路基中心和路肩下的地基温度降低更快,且温度分布较均匀,路基温度稳定所需要的时间减少.     

多年冻土区片块石路基尺度效应的数值研究

为了分析片块石路基的尺度效应问题，通过数值手段，计算相同条件下窄幅和宽幅路基的片块石层对流强度和冻土地温。研究结果表明:相比于窄幅路基，宽幅片块石路基的最大对流风速降低了34%，冻土上限下降了1.08 m，冻土年平均地温升高了0.90℃。因此，对片块石路基的尺度效应问题不容忽视，表现在工程应用上，不能简单地将片块石路基直接应用于多年冻土区高速公路宽幅路基，应采取结构优化设计，或与其他结构组成复合路基结构。     

我国有效解决青藏铁路冻土路基病害

据中科院土工工程国家重点实验室负责人介绍，中科院寒旱所冻土工程国家重点实验室推出的以抛石护坡、抛石路基等技术为主的路基新结构，成功解决青藏铁路冻土路基冻胀和融沉的问题，消除了青藏铁路路基面临的最大威胁。     

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。     

多年冻土路基人为上限形态特征研究

该文以青藏铁路多年冻土路基为依托,通过现场测温和地质雷达探测等手段,分析了多年冻土区各种典型路基的人为上限形态特点,提出了青藏铁路多年冻土区各种典型路基人为上限形态分类。研究发现:青藏铁路路基受路基填高、结构形式、走向坡向等因素的共同影响,主要形成3种形态的路基人为上限:A型、B型和C型。A型人为上限面升入堤身形成对路基基底稳定有利的冻土核;B型人为上限面升高至基底原天然地面附近;C型人为上限比天然上限有所上升,但未上升至基底地表附近,仍在原天然地层季节活动层范围内。     

柔性护坡在青藏铁路多年冻土区路基的试验

在青藏铁路北麓河及沱沱河地区进行了六种柔性护坡结构的试验研究。结果表明,预制拼装式骨架护坡和草皮护坡,在多年冻土区路基边坡工程中是比较好的防护措施,能够起到路基边坡的防护作用。