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。
在岛状多年冻土区,冻土路基的自适应侧向变形季节性特征较明显,当变形过大时,极易诱发纵裂、滑坡等严重的路基病害,因此准确掌握该类路基侧向位移的规律特征,是提高公路设计质量、保障公路安全通行的关键。因此,以实际工程为依托,选取代表性路基试验断面,通过对工后一年内路基土体侧向位移的试验观测,发现岛状多年冻土路基年周期性侧向位移具有明显的阶段性特点。其中,由于水分迁移导致的位移累积曲线近似呈S状,年周期内路基侧向变形最大位置一般位于路基活动层附近;根据试验结果的对比分析,揭示了冻土上限覆土厚度、含水率对路基侧向位移的影响作用。
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.
多年岛状冻土区公路工程的主要问题是由于永冻土的不断退化,导致公路路基产生较大的不均匀变形,从而引发热融沉、路基纵裂及冻胀变形等严重的路基病害,掌握该类路基地温场的活动规律是解决其热稳定性问题的前提条件。因此,本文以实际工程为依托,采用有限元数值模拟方法,对其工后1 a内的路基地温场进行瞬态模拟分析,并与实测数据进行对比验证,从而提出了高纬度地区多年岛状冻土路基的年周期性的地温变化过程可分为冻结、过渡和融化3个阶段,并根据数值模拟结果,揭示了各阶段路基内地温分布特征、影响因素及变化规律。