阐述了在俄罗斯西伯利亚地区研究多年冻土的重要科学意义,回顾了InSAR技术的发展概况,并以俄罗斯西伯利亚地区东南部的克拉斯诺卡缅斯克区域为例,利用短基线集(SBAS-InSAR)技术处理了Sentinel-1数据,得到了符合冻土季节性变化特征的多年岛状冻土形变结果。
与青藏高原多年冻土相比,大小兴安岭地区多年冻土具有一定的独特性,而该地区多年冻土处理的成功经验相对偏少。本文结合国道332线阿库公路多年冻土路段的分布特征和地质勘察成果,并通过对已有的多年冻土筑路技术分析,得出了高纬度岛状多年冻土的路基设计方案,为大兴安岭地区类似工程建设提供参考借鉴。
以聚醚多元醇和多异氰酸酯作为原料,以玻璃微珠作为增强相,采用连续生产工艺制备聚氨酯/玻璃微珠复合材料,并分析聚氨酯/玻璃微珠复合材料的力学性能和导热性能。结果表明:3号样品具有较低的导热系数0.021 W/(m·K),在保温性能测试中,仅需35 min达到标准温度,表现较好的保温性能。3号样品的拉伸强度和压缩强度较好,分别为258 kPa和412 kPa,均满足相关标准规定。此外,3号样品的渗透性和吸水率分别为4.6 mm和2.81%,且在50次冻融试验下压缩强度仅下降4.21%,表现较好的低温耐久性。因此,制备的聚氨酯新型保温层材料可以有效用于预防岛状冻土。
生石灰桩预融处理岛状冻土是一种新的地基处理技术,目前国内外相关研究极少。为明确生石灰桩复合地基在岛状冻土区的实际效果,依托漠河机场改扩建工程地基处理项目开展生石灰桩预融技术研究。通过对现场生石灰桩开展地温及变形监测、挖探及室内外试验,经过近1 a的观测和试验,对生石灰桩复合地基的地温、桩径、干密度、含水率等关键参数的变化特征进行深入分析,明确生石灰桩处理岛状冻土地基能达到预融并加固融土地基的工程效果。研究结果表明:生石灰桩能完全融化桩间冻土,且预融处理后的复合地基在3个月内即已基本稳定。处理后的复合地基变形量小(竖向膨胀2.4~3.0 mm),稳定快(施工完成后3个月达到稳定),承载力满足设计要求。生石灰桩预融冻土后桩体发生膨胀,膨胀率受深度影响较小,与土体粒径成分关系较大,砂类土膨胀率低于黏性土。生石灰桩膨胀对桩周土体的挤密作用随范围扩大而减小,最大影响范围为1.25倍桩径。生石灰桩完工近1 a后,桩体完全熟化,桩体含水率明显高于桩周地基土体,桩周地基土体含水率平均降低了约8%,且距离桩体越近含水率越低。
简述了东北岛状冻土的分布特点和对公路工程的危害。介绍了各勘察方法在岛状冻土区勘察的技术特点和运用效果,岛状冻土的勘察中可以选择综合勘察方法组合,实现优势互补,相互验证,提高勘探精度,达到最佳勘探效果。工程实例应用表明:运用综合勘探技术能快速、有效地查明岛状多年冻土的分布范围和特征。
准确掌握高纬高寒地区冻土路基地温特征规律是提高公路使用寿命的关键。本文以实际工程为依托,选取代表性路基试验断面,对其工后一年内的地温环境进行试验观测,发现岛状冻土路基年周期性地温变化具有明显的"冻结-恢复-融化"阶段性特点,路基各土层的升、降温拐点及地温变化范围均存在着较大差异;试验结果的对比分析表明:路基各土层对大气温度的热敏感程度随冻土上限覆土厚度的增加而逐渐减弱,当冻土上限覆土厚度≤7 m时,含冰量对填土层地温环境的影响弱于覆土厚度;当冻土上限埋深超过5 m时,在退融状态下冻土上限处地温随含冰量的增加而降低,在冻结状态下则与之相反。
大、小兴安岭等高纬高寒地区,由于区域内多为退化性岛状多年冻土,其公路建设难度主要取决于冻土路基的热稳定状态,准确分析岛状冻土路基竖向热位移的发生及发展特点,是提高公路使用寿命,保证公路使用安全的前提.以小兴安岭地区前嫩公路为对象,选取代表性冻土路基试验断面,通过对工后一年内路基土体竖向位移进行试验观测,发现岛状冻土路基年周期性竖向热位移具有明显的阶段性特点,冻土上限处的冻、融状态对路基各土层的竖向变形有着较大影响,根据试验结果的对比分析,揭示了冻土上限覆土厚度、含水率及地基处理方式等主要影响因素对路基竖向热位移的作用效果.
在多年岛状冻土区,公路的走向会使路基两侧坡面及其下伏土层的地温环境存在较大差异,从而导致路基结构发生不均匀热变形,继而引发纵向开裂、热融沉等严重的路基病害,直接威胁行车安全。掌握该类路基坡向性差异特征是提高公路设计质量,改善路基热稳定性的前提,因此,以实际工程为载体,采用有限元数值模拟方法,通过在路基两侧坡面施加差异性热流密度,对高纬高寒地区多年岛状冻土路基的坡向性热效应展开研究,研究结果表明:路基热稳定性会随着坡面热差异的增大而发生不均衡性变化,依据差异性热流密度条件下的路基位移场热响应情况,揭示了多年岛状冻土路基在不同状态下的坡向性热变形特征及可能诱发的路基病害。
【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z15-轻度择伐15%、Z45-强度择伐45%、J-皆伐)(采伐试验已10 a)样地的土壤呼吸年净碳排放量(CO2与CH4)、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子(温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等),并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z15和Z45)使其土壤CH4年均通量(0.07~1.53 mg·m-2h-1)提高5.7~6.4倍(P> 0.05),皆伐却使其显著提高20.9倍(P <0.05);2)采伐(择伐与皆伐)使其土壤CO2年均通量(84.94~106...