由于常年性的冻土,我国高原地区的公路路基出现热平衡失调,公路路基变形问题非常严重。针对高原多年冻土地区的公路施工特点,以及冻土的定义、特点,从冻土地区冻胀性、融沉性以及冻融过程方面进行,对多年新疆冻土地区的公路路基情况展开具体的实地考察,由此提出相应的有效控制策略。

近年来青藏高原冻土区的路基容易发生融沉现象,究其原因,全球变暖、冻土的季节性变化和人为因素等因子都是导致这种现象的根源。为了青藏铁路的运营安全,对处于岛状多年冻土区的变形路基,通过片石护坡和热棒相结合的方式进行补强。文中根据青藏铁路长期观测系统数据,对路基变形原因,结合路基两侧的天然孔和人工孔进行了路基变形程度、地面孔地温曲线、路基两侧的融化进程曲线等数据分析。结果显示:通过上述治理工程措施,岛状冻土区的冻土人为上限有所抬升,路基本体趋于稳定;由于路基自重和行车荷载等因素作用下路基产生蠕变,从而导致路基发生沉降。

为分析青藏高原多年冻土特征对青藏公路路基病害的影响,在对青藏高原多年冻土特征进行研究的基础上,讨论了青藏线路基病害类型与形成机理。研究得出:青藏线路基的主要变形形式为不均匀沉陷变形;地温对冻土区路基纵向裂缝的影响显著;青藏沿线路基沉陷病害的百分比随着地温的降低先增大后降低;翻浆病害的百分比随着温度的降低而减小。

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...

U型块石路基作为块石护坡与块石基底两种结构路基的组合,同时也作为青藏铁路的一种主要补强措施,其在高温冻土区的长期降温效果备受关注。基于长期的现场监测资料,对青藏铁路楚玛尔河高温冻土区一处U型块石路基的长期降温过程、降温机制以及变形特征进行了研究。结果表明:U型块石路基表现出持续稳定的降温效果,路基下部多年冻土上限附近降温明显,上限抬升迅速,且进入稳定状态。基底块石层底、顶板温差存在明显冷暖季差异。阴坡侧块石层每年1月至3月初为相对强烈自然对流期,阳坡侧相对缩短半个月时间。受工程热扰动影响,深层的多年冻土在经历2～3年升温过程后,呈现显著的降温过程。路基变形整体表现为较小的沉降量,变形主要来源于早期路基下部高温冻土层的压缩变形。总之,U型块石路基在高温冻土区表现出长期有效的降温效果,变形量有限且已趋于稳定,路基整体稳定性可以得到保证。

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6+200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8+200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明:在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3～4m,路基下原天然地表处沉降达4～9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形(工后沉陷)外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温...

依据在哈大（哈尔滨—大连）高速铁路德惠路桥过渡段2个冻融循环期间实测的地温和路基变形数据,研究季节性冻土地区高速铁路路桥过渡段的路基变形特征。结果表明:路基的冻胀变形主要发生在冻深0～1.2m范围内,且随冻深的增加呈现阶段性增长的特征;基床表层级配碎石的冻胀量约占路基总冻胀量的40%;路基的融沉压缩变形约在1个月内完成;在整个冻融过程中,过渡段差异沉降引起的弯折角基本满足"等于小于1.0×10-3 rad"的规范要求;融化稳定后,路基能够基本恢复到冻融之前的状态,冻融引起的过渡段差异沉降也基本消失;采用的路基工程措施及形成的地温场分布等均会不同程度地引起路基内水分的迁移和重分布。

基于青藏铁路多年冻土区34个路基监测断面2005-2011年的变形与地温资料,分析路基的变形特征及其来源。监测结果表明:①监测期累计变形量大于100 mm的断面均为普通路基,其变形主要来自路基下部因冻土上限下降而引起的高含冰量冻土的融沉变形以及融土的压密变形,其次为路基下部多年冻土因地温升高而产生的高温冻土的压缩变形。②监测期累计变形量小于100 mm的普通路基与块石结构路基断面,其变形主要来自路基下部多年冻土的压缩变形。③总体而言,块石结构路基变形量明显小于普通路基,从而验证了主动冷却措施的长期有效性。其研究结果可为冻土区路基稳定性判断及病害预警提供数据支持。

青藏高原地区铺筑道路路基,为防止基底多年冻土融化而引起路基变形,必须采取行之有效的防治对策。

高原常年冻土地区公路设计与施工时,路段实地调查时的3个技术环节与内容有:路面状况调查、钻芯取样及弯沉。研究路基冻融特性及冻融过程,认识冻融变形发生、发展规律,可为防止或控制路基变形提供理论依据。调查分析表明,常年冻土地区路基的变形损坏非常严重,这与常年冻土热平衡状态的变化直接相关。针对常年冻土地区公路工程设计与施工特点,主要应分析路基冻土的融沉性、冻胀性及冻融过程。就常年冻土地区路基路面修筑技术研究课题来说路段实地调查、路基变形研究方法,是研究的关键内容。