为探索季冻土区临水轻台结构冻拔冻害破坏机理,测试套筒防冻拔冻害技术的有效性,以长春某临水轻台群为研究对象,选择基土自然冻胀轻台结构与装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构相对比,用精密水准仪观测二者的寒期竖向位移动态。结果表明:基土自然冻胀轻台结构出现了冻拔位移冻害,各观测年冻拔位移曲线随气温均呈"半驼峰型"姿态发展,对应观测年的持续降温—持续低温—持续升温—正温时段,冻拔位移呈下降—上升—下降—稳定的变化特征;冻土的冻拔力推动轻台桩上拔引发冻拔位移冻害。观测装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构发现,其竖向位移长期在±5 mm的小位移区间平位波动,比自然冻拔轻台结构的平均冻拔位移减小了98%,表明套筒装置隔离了冻拔力对轻台结构的冻拔作用,冻拔位移冻害被有效遏制。勘验装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构,未发生"错动""台板拉裂"等典型冻拔位移冻害,印证了套筒防冻害装置对防治轻台结构冻拔位移冻害有实效。

季冻土地区机场在季节变化过程中,受冻融循环影响,机场道面易出现裂纹、错台、断裂等形式的冻胀破坏,严重威胁机场飞行保障安全。为此,文中对东北地区2个新建机场道面冻胀行为进行持续观测,得到其冻胀变形规律,在此基础上结合现有理论研究,进一步探讨预防冻胀破坏的具体措施,为季冻土地区机场道面施工提供参考。

笔者选取黏土、粉质黏土、粉土质砂3种典型的季冻区土类,模拟实际工况采用GDS低温振动三轴仪试验测试不同冻融循环和围压条件下试样土的静力特征,并计算其抗剪强度指标,拟合出3种典型季冻土的黏聚力和内摩擦角变化曲线,对工程实际应用具有一定的理论参考价值。综合各项指标,3种典型季冻土的冻融循环稳定性顺序为黏土<粉质黏土<粉土质砂,为保证季冻区土基的安全稳定及性能要求,宜选择含砂类型的土作为基层。

我国季冻土分布广泛,跨越了我国一半以上的省份,随着经济的发展及国家"一带一路"战略的提出,季冻区的交通基础设施建设规模也越来越大。经调查统计,季冻土路基常常会出现冻胀、融沉、沉陷、翻浆、边坡滑塌等一系列的路基病害,威胁行车安全,造成严重的经济损失。因此从季冻土覆盖范围、经济发展、国家战略布局和季冻土路基灾害的角度上,研究季冻土的强度变形特性显得尤为重要。季冻土的相关研究很不成熟,截至目前,连基本的冻融循环下抗剪强度指标的变化模式都存在很大争议。造成争议的根源就在于季冻土试验技术的不成熟,这种不成熟表现在多个方面,缺乏季冻土试验标准以及受试验仪器限制等等。因此注重试验的研究才能合理揭示季冻土的强度变形特性。本文对冻融循环土试验技术、季冻土静力学本构理论、冻融循环土强度理论和季冻土残余应变理论中的几个关键问题开展研究,提出季冻土制样新标准,得到了冻融循环下土应力应变关系变化规律与抗剪强度指标变化模式,给出了抗剪强度指标计算公式,得到了更符合实际的季冻土残余应变发展模式与更符合实际的振陷参数。主要工作和成果如下:(1)发现了常规土制样标准对季冻土试验的不适用性,指出了冻结融化使试样密度离散性...

选取1984年至2017年祁连及野牛沟气温、冻土数据,春季平均冻土深度为两站1984年至2017年春季冻土的平均值,气温以两站平均气温作为气温的平均值。采用趋势系数、相关系数、变化速率等分析方法,得出两地春季冻土对气温变化规律。

为了研究高山草甸区域贡觉~芒康公路路基土冻融变形特性的影响因素,基于室内冻融循环试验,分析了细粒组含量、初始含水率、冻融循环次数对冻融变形的影响规律及程度。试验结果表明:冻胀率、融沉系数均随细粒组含量、初始含水率及冻融循环次数的变化呈正相关趋势;设计路基土级配时,细粒组含量宜控制在19%以内,初始含水率控制在最佳含水率即9.1%左右;各影响因素对路基土冻胀率、融沉系数的影响程度分别为初始含水率>细粒组含量>冻融循环次数、初始含水率>冻融循环次数>细粒组含量。

利用光纤光栅开展了为期两年的季冻土路基永久变形现场监测,考虑了不同场地、不同时段、不同轴载组合对永久变形的影响。监测结果显示:(1)受气温影响,路基温度在正冻期和正融期随时间呈振荡线性变化,在一个冻融循环内,市区监测场地埋深30 cm和75 cm位置,地温变化范围分别为-9.0～14.4℃和-1.9～15.4℃,且随深度增加地温对气温的响应逐渐减弱,滞后性增强;(2)两个监测场地,当路基处于完全冻结状态时,车辆作用下的永久变形均较小,但在正融期,同样车重作用下路基永久变形增大,最大变形是冻结期的4.5倍,是融化期的4.2倍;(3)路基经历了两次冻融循环后,变形仍未稳定,在重载车辆作用下其永久变形仍不可忽视;(4)以轴重40 kN车辆引起的路基最大永久变形为基准,轴重80 kN及250 kN车辆引起的实测永久变形分别增大17倍及215倍,永久变形与轴重非线性关系明显;(5)冻融和重载叠加作用会产生最不利组合,放大路基永久变形,对此需特别关注。

随着季冻区公路工程建设规模不断扩大,路基在冻融及车辆荷载(尤其重载)协同作用下翻浆、沉陷等灾害现象频繁出现,需要对其致灾机理进行深入研究。本文采用英国GDS冻土动静三轴仪对季冻区路基土开展了常温、-5℃及-10℃三种环境下的动变形试验研究。主要工作有:(1)针对GDS仪器在试验中出现的围压进气孔及加载杆易冻结等实际问题,提出了采用耐压密封胶及硅胶干燥剂等处置方法,保证了冻土负温试验的顺利开展;(2)开展了常温下路基土动变形试验。在相同循环作用次数条件下,存在动应力临界值。当动应力幅值超过此界限,土体残余应变逐渐增大,直至破坏;反之,则土体应变速率逐渐降低,残余应变最终趋于稳定;(3)开展了-5℃及-10℃条件下路基土动变形试验。试验表明:同一动应力幅值作用下,随土体温度降低,其残余应变减小,但即便同在负温条件下,土的应变速率及最终值也有很大差异。试验得到的新认识对季冻区公路设计及灾害防治有一定指导意义。

结合我国季冻土和高速公路分布状况,对重载、超载车辆对季冻土路基造成的危害及致灾机理进行了初步分析.为准确描述重载、超载车辆行驶过程中对路基的作用效果,提出了冲击型荷载的概念.从冻融循环作用对土力学性能影响研究、车辆荷载下路面路基动力响应研究和动荷载下路基永久变形研究3个方面,分析、探讨了季冻土路基在车辆荷载作用下永久变形相关研究成果及发展趋势.

路面结构温度变化状况反映了外界环境因素对路面结构的作用,产生的温度应力是路面破坏的主要因素之一。从季冻土地区气候特点及其对路面结构的影响出发,对半刚性基层沥青路面温度场开展研究。