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。     

季冻区粉砂土冻胀试验及路基冻胀模型

粉砂土的毛细作用较发达,在季冻区冻胀现象较为显著.为进一步了解粉砂土的冻胀规律,对粉砂土试件在不同含水率和压实度条件下进行室内冻胀试验,得出了不同条件下粉砂土的冻胀率,在试验结果的基础上运用数学冻胀模型计算出粉砂土路基的冻胀量.结果表明:路基冻胀量随着含水率、压实度的变化而变化,含水率和压实度是影响路基冻胀的两个主要因...     

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。     

季冻区公路路基使用状况评定系统的研究

为了能为道路养护工作提供决策依据,参考路基评价标准及文献,提出能充分反映季冻区公路路基使用状况的评价指标体系,客观合理的确定各指标的评分标准;然后利用模糊综合评价法,建立综合评价模型,并以计算机VB语言作为平台开发季冻区路基使用状况评价软件,使研究成果更具有实用性和推广性。最后以黑龙江某一级路路基为例进行使用状况的评价,证明了评价结果的正确性。     

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。     

季冻区路基土回弹模量影响因素分析

通过对黑龙江省内3条试验路段进行路基含水率调查,并选取黏性土、粉质土和砂性土3种有代表性的路基土,采用承载板法对所选土样进行室内回弹模量试验,分析其和含水率、压实度及冻融循环次数之间的关系.结果表明:3条试验路段路基平均含水率均大于最佳含水率;3种土样的回弹模量对含水率变化的敏感性非常大,都随含水率的升高而降低;土样回弹模量随压实度的降低而降低;冻融作用对土样回弹模量有衰减作用,但6次冻融之后,回弹模量值趋于稳定;3种变量对砂性土回弹模量的影响较黏性土和粉性土小.基于以上结论,建议对在用道路的排水设施及时进行检测及养护;在季冻区路面结构设计时,建议选取6次冻融之后的回弹模量作为路基强度设计值.     

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...     

季冻区桥台背回填煤矸石温度场变化研究

以七勃公路太河桥台背回填段近1年的温度变化实测数据为基础,开展了对已燃煤矸石作为桥台背回填材料温度场的研究.研究表明:台背回填段不同深度的温度变化随季节变化较为明显,不同深度处的温度相比大气温度存在一定的滞后性.采用温度～深度二次函数数学模型得到已燃煤矸石回填区的最大冻结深度为1.4m,同一横断面处砂砾回填部分冻结深度为1.8m,而当地天然地基冻结深度为1.95 m,说明已燃煤矸石作为季冻区台背填筑材料具有很好的保温性能.将已燃煤矸石作为筑路材料,将有利于降低季节性冻融循环对台背整体强度的损害.     

深季冻区高速公路路基边坡固化砂冻融循环试验研究

在深季冻区,使用化学方法固化砂质边坡表层后,由于冻融循环的影响,固结层易发生破坏。为了研究新型固砂剂TD-1固化砂体后的抗冻融特性,从微观方面对其强度形成机理进行分析;使用湿冻法、干冻法对固化砂进行试验,模拟其在有、无雨雪条件下的冻融循环;冻融循环后,通过无侧限抗压强度试验,研究固化砂无侧限抗压强度随冻融循环次数的变化,以及应力随应变的变化。结果表明:(1)使用湿冻法进行冻融循环试验,随着冻融循环次数的增加,试样抗压强度逐渐降低,降低速率由快变慢,之后趋于稳定,试样破坏形式从脆性破坏逐渐向塑性破坏过渡;(2)使用干冻法进行冻融循环试验,随着冻融循环次数的增加,试样抗压强度逐渐增大,增大速率由快变慢,之后趋于稳定,试样破坏形式为脆性破坏。     

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。     

季冻区路基边坡的水稳定性影响分析与防治

从岩土的水理性质出发,采用现场调查和理论分析相结合的方法,研究季节性冰冻区公路路基边坡中水的侵蚀机理问题和公路路基边坡溜方的稳定性影响,得出公路路基边坡坡面径流流速的关系公式和季节性冰冻地区公路路基边坡的滑动面平行于路基边坡坡面的结论,通过季节性冰冻地区公路路基边坡的应用实践举例,提出季节冰冻地区公路路基边坡水害的治理措施。