高寒地区水工混凝土建筑物处于超大温差、极端低温、强辐射、大风、干燥等复杂条件,混凝土结构容易产生以冻融破坏为代表的劣化病害,防护修复技术是常用的劣化防治措施之一。通过有限元方法对冻融循环作用下水工建筑材料劣化过程及影响规律进行了模拟计算。结果显示,在周期变温荷载作用下,孔隙水结冰产生的冻胀应力是导致混凝土耐久性降低的主要因素。除了改善混凝土本体抗冻性外,还应采用表面防渗处理,如表面涂层防护,以控制混凝土内部含水量和冻胀应力,提高抗冻融能力。介绍了高寒地区水工建筑物防护修复材料的选择原则、种类特点和施工工艺,总结了防护修复技术在高寒地区的典型工程应用,为高寒地区水利水电工程维护提供了一定的参考借鉴,并从材料性能、配套设备、工艺拓展、标准制定4个方面进行了展望。
东北部高寒地区水工混凝土材料,因恶劣的自然环境、复杂的水文地质条件和独特的地理位置等极易发生冻融裂化破坏。文章结合东北高寒地区水工混凝土特点,利用加速冻融试验探讨了3种涂层材料的抗冻融性。结果表明:新型聚脲涂层体系的抗冻性能最好,现场生产的实际防护效果较好,能够显著改善高寒地区水工混凝土的耐久性。
高寒地区气候寒冷,环境恶劣,冻融循环破坏、冰拔破坏是混凝土冻损的主因。水是混凝土结构冻损破坏诸多因素的载体,因此隔绝水与混凝土的接触,是防止混凝土冻损、提高耐久性的重要技术路线。在水工混凝土施工中采用憎水高分子弹性材料进行整体保护,能显著提高混凝土抵抗冻融破坏和冰拔破坏的能力,采用表面防护技术提高混凝土耐久性是一种行之有效的措施,它对新老混凝土建筑物均适用。
气候变暖的背景下,青藏铁路冻土路基稳定性面临严峻挑战,主要表现为路基出现沉降、开裂等病害。本文通过分析青藏铁路多年冻土区K1496+750路基断面地质条件,对本断面路基沉降产生原因进行分析,并通过分析长周期的变形监测数据,讨论了路基采取块石护坡和热棒等防护措施的作用效果,为多年冻土区路基病害防治提供借鉴。
中俄原油管道是我国第一条位于高寒冻土区的大型管道工程。中俄原油管道沿线多为岛状不连续、不稳定冻土,冻胀和融沉风险高。冻土灾害关键致因因素是温度、土壤类型和含水率。文章阐述了中俄原油管道的冻胀、融沉和热熔滑坡三种典型地质灾害的致因因素和失效形式。根据中俄管道冻土区的特性,提出了管道运行中位移和温度场监测的实施方法,以及应用的回填、保温、疏水和支撑等综合性防护措施。
本文以福建省武夷山市省道S303线冻土边坡为工程试验段,对该路段不同边坡土质特性进行了不同边坡防护方案研究,提出了JCDK-1固化剂护坡、树枝无砂混凝土支护排水护坡与乳化沥青护坡技术方案,经过以上方案试点施工,最终取得了显著成果,为同类工程提供技术研究依据。
为确定适用于义海木里露天煤矿地区的冻土爆破参数,采用现场实验的方法,研究了钻孔设备的选择、炮孔防护方法、起爆器材和炸药的爆炸性能以及爆破参数之间的关系等。结果表明:钻孔设备宜选用阿特拉斯D9钻机或更先进的钻机;利用PVC管做防护器材,炮孔利用率提高20%以上;导爆管应提前泄压才能在高原环境下使用;采用药壶爆破实验评估炸药爆炸性能,结果显示乳化炸药的作功能力强于铵油炸药。得出适用于义海木里煤矿地区的冻土爆破参数:孔径为80~120mm,孔深不大于6m,孔距和排距的组合取(4~5)m×(2.5~3.5)m,炸药单耗为0.28~0.3kg/m3,底盘抵抗线不宜超过2.8m,采用斜线起爆网路。
在季节冻土区,分散土边坡由于受到冻胀、融沉的影响,极易发生冻胀变形与融沉破坏,随着分散土表面雨水冲蚀沟的形成,水分逐渐富集与入渗坡体内部,使得土坡内部的沟缝逐渐加深,破坏加大,随着冻胀变形的持续发展,边坡的整体稳定性越来越差,造成分散土边坡工程修复难、维修成本高。文章针对季节冻土区分散土边坡特有的破坏形式与冻胀特点,力求削减寒区分散土边坡的冻害程度,研究不同结构形式、种类的冻害防护技术,为实际工程服务。
基于冻土工程的特殊性,结合国内外已建冻土管道运行过程的各类风险,系统阐述了冻土管道所必须面临的5大冻害。并依据冻土管道工程的设计原则和经验,详细论证了各类冻害的防护措施。所得成果将为我国后续冻土管道工程的设计、施工及冻害防止奠定基础。
边坡防护对于季节冻土区膨胀土渠道边坡冻胀破坏和边坡稳定性是非常必要的。通过工程背景和膨胀土特性的分析,认为季节冻土区膨胀土渠坡防护的目标是尽量抑制破坏区的含水率变化幅度,从而保证膨胀土边坡的土体结构不被破坏,抑制裂隙发育;基于对土体的冻胀和膨胀特性理论研究,提出了兼顾防水与排水的综合防护技术,确保防护措施的长效性。