多年凍土區(qū)公路路基病害分析與處治對策研究.pdf

1、青藏公路穿越550多公里生態(tài)環(huán)境惡劣、地質條件復雜的高原多年凍土地區(qū),公路沿線發(fā)育著融沉、波浪、縱向裂縫等特有的病害,嚴重影響著公路的安全、舒適運營。本文針對上述病害,以多年凍土區(qū)路基病害調查、數值模擬和理論分析、室內試驗和野外試驗為主要研究手段,對路基病害進行了深入的研究,并提出了相應的處治對策。主要開展了以下幾個方面的研究:
　　(1)利用歷次青藏公路病害調查資料,對多年凍土地區(qū)公路路基病害進行統(tǒng)計分析。結果表明:凍土路基下融

2、化夾層厚度隨多年凍土年平均地溫的升高而增大,融化夾層厚度隨年平均地溫的變化率隨地溫的升高而加快,融化夾層厚度與路基高度的關系呈凹形拋物線;沉陷、波浪病害隨年平均地溫的升高呈先增大后減少的趨勢,路肩和邊坡部位填料經歷凍融循環(huán)作用后壓實度損失嚴重,路基填土內部含水率增大,總體上沉陷、波浪病害隨路基下伏多年凍土含冰量的增加而增大;縱向裂縫隨路基下伏多年凍土含冰量的增加而增大;翻漿主要出現在深季節(jié)多年凍土區(qū),在高溫多年凍土區(qū)也偶有發(fā)現。

3、　　(2)應用熱力耦合模型對多年凍土區(qū)路基溫度場、變形場開展數值模擬研究,得到如下結論:多年凍土區(qū)路基變形在相同路基高度時,隨年平均地溫的升高而增大,在相同年平均地溫時,隨路基高度的升高而減小;路基產生變形的主要原因是路基下伏多年凍土升溫導致的退化;對比0℃、-1.5℃等溫線位置與形態(tài),發(fā)現不管對于哪種地溫類型的多年凍土,通過提高路基高度來維護路基下伏多年凍土長期穩(wěn)定性效果不明顯;當路基高度為4m時,凍融循環(huán)作用造成路基填土的變形達到1

4、.5cm左右,路基填料部分土體經凍融循環(huán)作用后強度衰減不容忽視。
　　(3)針對高原多年凍土地區(qū)路基填料常見的凍融酥松現象,開展不同粉黏粒含量、不同含水率填料的凍融循環(huán)試驗,研究凍融循環(huán)作用和含水率對路基土回彈模量的影響。試驗結果表明:粉黏粒摻量大于15％時,回彈模量衰減規(guī)律基本類似,高含水率時,一、二次凍融循環(huán)作用后回彈模量衰減劇烈,而后衰減趨勢變緩,直至穩(wěn)定,低含水率試件衰減的較為均勻;12%粉黏粒摻量試件在含水率高時,衰減規(guī)

5、律類似摻量大于15%的低含水率試件,12%粉黏粒摻量低含水率試件和9%粉黏粒摻量試件在經歷多次凍融循環(huán)作用后,衰減已不明顯;經歷同等次數凍融循環(huán)作用后,20%、15%和12%粉黏粒摻量試件回彈模量隨含水率的增大而減小,9%粉黏粒摻量試件回彈模量變化相對不是很明顯;粉黏粒含量、含水率和凍融循環(huán)作用三種因素對粗粒土回彈模量的影響均不可忽視。
　　(4)對片塊石路基實體工程試驗結果進行分析,發(fā)現片塊石路基能夠有效消除路基下伏的融化夾層,

6、在同一深度處片塊石路基地溫明顯低于普通路基,很好地保護了下伏多年凍土,同時,通過對5年的地溫觀測數據分析,片塊石路基下凍土相比普通路基推遲融化近一個月,提前回凍一個月,片塊石路基下多年凍土融化速率和升溫速率明顯比普通路基慢,片塊石路基有效抵御了黑色路面吸熱作用和全球氣候變暖對路基下多年凍土擾動的影響。
　　(5)通過對前面的分析,提出合理選擇路基填料和采用片塊石路基進行處治的對策。為減少路基填土經凍融循環(huán)作用產生的變形,提出路基填