青藏高原气候暖湿化现象的持续，对青藏铁路安全平稳运行提出了更高的要求。在气候环境变化条件下，西大滩盆地与安多盆地之间的多年冻土退化所引发的基础设施变形是青藏铁路面临的最大挑战。青藏铁路建设初期，就从调控对流方式、调控传导方式及调控辐射方式三个角度研究了青藏铁路多年冻土的保护措施。本文介绍了目前针对多年冻土问题所采取的各类维护措施，将不同技术的特点和优势进行综述，并得出结论：未来针对青藏铁路多年冻土的保护措施应结合现有技术的成功经验，发挥新材料和新能源的优势。
青藏高原气候暖湿化现象的持续，对青藏铁路安全平稳运行提出了更高的要求。在气候环境变化条件下，西大滩盆地与安多盆地之间的多年冻土退化所引发的基础设施变形是青藏铁路面临的最大挑战。青藏铁路建设初期，就从调控对流方式、调控传导方式及调控辐射方式三个角度研究了青藏铁路多年冻土的保护措施。本文介绍了目前针对多年冻土问题所采取的各类维护措施，将不同技术的特点和优势进行综述，并得出结论：未来针对青藏铁路多年冻土的保护措施应结合现有技术的成功经验，发挥新材料和新能源的优势。
多年冻土区高速公路建设的主要问题是路基的稳定性。面对恶劣的环境条件和地表与大气之间强烈的热交换,有必要对多年冻土区拟建青藏高速公路的稳定性进行预测和评价。首先,分析影响路基稳定性的因素。然后,在此基础上建立路基稳定性评价方案。最后,利用该评价方案对不同地热调节措施条件下拟建青藏高速公路的稳定性进行预评价。结果表明,影响因素包括气候环境、冻土性质、工程条件和地质条件,其中工程条件和冻土性质是影响路基稳定的主要因素。在不同的地貌区域,拟建青藏高速公路的稳定性差异很大。现有地温调控措施的应用效果和对路基稳定性的贡献不同,采用地温调控措施不能完全克服各种因素对高速公路稳定性的影响,应根据路基所处的地貌环境采用不同的地温调控措施,以保证路基的稳定。
多年冻土区高速公路建设的主要问题是路基的稳定性。面对恶劣的环境条件和地表与大气之间强烈的热交换,有必要对多年冻土区拟建青藏高速公路的稳定性进行预测和评价。首先,分析影响路基稳定性的因素。然后,在此基础上建立路基稳定性评价方案。最后,利用该评价方案对不同地热调节措施条件下拟建青藏高速公路的稳定性进行预评价。结果表明,影响因素包括气候环境、冻土性质、工程条件和地质条件,其中工程条件和冻土性质是影响路基稳定的主要因素。在不同的地貌区域,拟建青藏高速公路的稳定性差异很大。现有地温调控措施的应用效果和对路基稳定性的贡献不同,采用地温调控措施不能完全克服各种因素对高速公路稳定性的影响,应根据路基所处的地貌环境采用不同的地温调控措施,以保证路基的稳定。
为了研究多年冻土区地温变化规律及评价L型和直式热棒的地温调控效果,以某一级公路采用的热棒群降温工程措施为研究对象,以现场实时监测数据为基础,评价了热棒有效影响半径、作用期限和影响深度等因素对多年冻土路基的降温冷却效果,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温预测模型。研究表明:在垂直于路基中心线的水平方向上,热棒作用下的路基地温变化呈"弯沉盆曲线"型,最小有效影响半径为2.0m。在近路中心侧最低地温在-0.5℃以下,L型热棒降温效果更佳;而在近路肩侧最低地温基本处于0℃以下,直式热棒冷却效能优势较大。多年冻土路基地温变化近似呈现正弦波形曲线分布,单位周期内地温振幅随深度增加不断衰减,且存在相位滞后效应和偏距差异,经历两个冻融循环冷却期后,两种热棒段的路基最低地温降幅分别达到51.5%、50%。浅层地温受大气温度和黑色沥青路面聚热效应的影响波动幅度较大,但随着路基埋深的不断增大,其周期性波动逐渐削弱并逼近年平均地温。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.97以上,预测效果良好。研究成果可为多年冻土路基设计、运营维护和变形监测提供新视野。
为了研究多年冻土区地温变化规律及评价L型和直式热棒的地温调控效果,以某一级公路采用的热棒群降温工程措施为研究对象,以现场实时监测数据为基础,评价了热棒有效影响半径、作用期限和影响深度等因素对多年冻土路基的降温冷却效果,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温预测模型。研究表明:在垂直于路基中心线的水平方向上,热棒作用下的路基地温变化呈"弯沉盆曲线"型,最小有效影响半径为2.0m。在近路中心侧最低地温在-0.5℃以下,L型热棒降温效果更佳;而在近路肩侧最低地温基本处于0℃以下,直式热棒冷却效能优势较大。多年冻土路基地温变化近似呈现正弦波形曲线分布,单位周期内地温振幅随深度增加不断衰减,且存在相位滞后效应和偏距差异,经历两个冻融循环冷却期后,两种热棒段的路基最低地温降幅分别达到51.5%、50%。浅层地温受大气温度和黑色沥青路面聚热效应的影响波动幅度较大,但随着路基埋深的不断增大,其周期性波动逐渐削弱并逼近年平均地温。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.97以上,预测效果良好。研究成果可为多年冻土路基设计、运营维护和变形监测提供新视野。
为了有效揭示季节性冻土区农田土壤水盐空间演变机理,以野外大田试验为研究载体,设置了生物炭调控(CS)、秸秆调控(JS)、生物炭与秸秆联合调控(CJS)和对照组(BL)4种调控处理,分别测试了冻结期与融化期各土层处土壤能量累积效果、水盐空间分布特征,进而探究了冻融条件下土壤水盐迁移协同效应关系。研究结果表明:冻结期,秸秆的覆盖调控作用显著地提升了土壤保温效果,减少土壤热量散失,土壤冻结速率减慢,土壤水分在浅层的富集现象显著,同时,其有效地提升了土壤水分与盐分的协同效应关系,其中,JS处理条件下浅层土壤储盐量分别相对于BL、CS和CJS处理提升了42.4、18.4和18.0 g。融化期,生物炭与秸秆的联合调控作用增加了地表对于光照和热量的吸收,加快了土壤的融解速率,同时,土壤的持水能力增强,盐分淋洗效果显著,土壤水分与盐分的协同作用效果显著高于其他3种处理。为丰富寒区农田土壤水盐调控技术以及科学合理提升农业水土资源利用效率提供理论指导。
针对多年冻土层而言,极为重要的就是施工质量控制工作,为了可以实现设计时的初始效果,施工过程中的质量控制过程中要综合考虑到冻土区的相关规范要求以及施工行业标准,虽然有些施工措施还在研究过程中,要想进一步优化落实设计方案,针对相对特殊的路基施工质量控制过程中如果包含一些新的施工工艺以及新的应用材料也需要给出详细的施工方法和施工措施以及严格的质量控制是非常有必要,基于此,本文提出的特殊调控路基施工过程中的质量控制有助于对冻土区路基的工程质量控制效率进行有效提升,也改善了路基施工的稳定程度。
针对多年冻土层而言,极为重要的就是施工质量控制工作,为了可以实现设计时的初始效果,施工过程中的质量控制过程中要综合考虑到冻土区的相关规范要求以及施工行业标准,虽然有些施工措施还在研究过程中,要想进一步优化落实设计方案,针对相对特殊的路基施工质量控制过程中如果包含一些新的施工工艺以及新的应用材料也需要给出详细的施工方法和施工措施以及严格的质量控制是非常有必要,基于此,本文提出的特殊调控路基施工过程中的质量控制有助于对冻土区路基的工程质量控制效率进行有效提升,也改善了路基施工的稳定程度。
为了解决多年冻土区路基变形控制与稳定性问题,满足高海拔多年冻土区路基调控措施的选型需求,以青藏公路、国道214线共和至玉树公路、中科院北麓河高等级试验公路中已试验应用的一些典型路基调控措施为研究对象,采用实测数据分析、数值模拟等方法,将实体试验工程长时间序列监测数据反映的情形与数值模拟结果对照,并结合道路运营状态调查等技术手段对各类典型调控措施的长期作用效能进行验证,探讨其在高等级公路中的适应性。研究表明:隔热层工程措施、热棒工程措施、空心块护坡工程措施等基于温度调控的冻土路基变形调控措施,主要通过减少路基基底吸热、调控路基基底温度场的变化趋势与强度,实现对冻土路基变形进行调控,它们对路基自身结构安全与稳定性要求较高,长期作用效能没有达到设计预期,该类调控措施在路基变形调控应用中不宜单独使用,应注重与其他调控措施组合使用;块石路基、通风管路基、全断面通风路基等主要基于水、热同时调控的工程措施,它们通过减弱水的影响,对流换热增加基底冷储量,减少路基体水热影响作用明显,虽然也存在有些措施热效能不足、路基基底整体处于净吸热状态的问题,但其自身结构力学稳定性和水稳定性较好,综合使用效能经长期观...