目前几乎所有冻土隧道设计都会采用保温隔热层避免冻融作用发生,但是在保温隔热层的参数选取时,保温隔热效果是主要考虑的因素,而对其成本考虑较少。为了使保温隔热层既能防止冻融作用的破坏,又能节约成本,以优化理论为基础,结合扩展内点罚函数及冻土隧道特点,建立了保温隔热层的数学优化模型,期望该模型能够达到此目的。以大坂山K0+785断面和风火山隧道K0+835断面为例,验证了该数学模型不仅能用于季节性冻土隧道,而且也能用于多年冻土隧道。优化结果不但能够防止冻害发生,而且还能产生较大的经济效益。由此可见该数学优化模型及求解方法可以为冻土隧道工程中的保温隔热层参数的合理选取提供指导。

在深季节冻土区,涵洞的存在使其基础的冻结深度大于天然场地冻结深度,前者约为后者的2倍,工程中一般将铺设隔热层作为解决方法。本文通过等效厚度换算法比较现阶段3种常用隔热材料的优缺点;以哈大高速铁路上的试验涵洞为原型,运用有限元分析方法,对深季节冻土区涵底有隔热层涵洞的温度场进行数值模拟;为检验隔热层效果,改变隔热层铺设的位置、方式和厚度,分别进行数值计算,了解各因素对涵底冻深的影响,得到适合涵洞基础的最佳隔热层铺设方案。结果表明:泡沫混凝土是涵底隔热层的理想材料,针对试验涵洞,应在基础最上端铺设厚度38cm、比基础宽10cm的泡沫混凝土作为隔热层,这样可以减少涵底最大冻结深度,满足寒区工程需要。

结合客运专线无砟轨道路基的工程结构及我国东北地区季节冻土的工程特点,通过对粗颗粒土的室内冻胀试验,得出随着细颗粒含量的增加,粗颗粒土的持水性和冻胀率都相应增大;当粗颗粒土中小于0.075 mm细颗粒含量为5%时,土样经饱和再排水条件下冻胀率为1.31%。根据哈齐客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值方法分别对季节冻土区既有和新建的客运专线无砟轨道路基设置隔热层后的路基温度场进行了对比分析,计算结果表明:对于新建路基,在路基面铺设10 cm厚隔热层和保温护坡措施后路基的保温效果良好,可以起到对路基冻害的预防作用;对于既有路基,采用在路基面(轨道板处除外)和边坡位置铺设隔热层措施,路基的保温效果不明显。

利用相似流域比较法,选取1987年特大森林火灾严重过火区与未火烧区的两个小流域作为研究区,通过野外实验获取两个流域的冻土活动层厚度以及相关的环境因子数据,利用多因子方差分析对火干扰下的冻土活动层及其环境因子进行研究。结果显示:有无乔木以及乔木的生长状况,苔藓层、泥炭层厚度以及土壤的机械组成等均与冻土活动层厚度呈显著相关。火烧区的乔木已完全消失,苔藓层分布不均匀而泥炭层的厚度则显著小于未火烧区,从而导致火烧区的冻土活动层厚度显著大于未火烧区。冻土层的变化将进一步引起冻土区湿地格局变化、林缘后退等生态环境问题。

研究季节冻土区路基隔热层设置位置对路基稳定性的影响,能为我国季节冻土区道路病害防治提供一定的理论参考依据。本文通过对季节冻土区路基中隔热层材料选取及其厚度确定总结,探讨了运用焓法数学模型和有限元程序模拟含有隔热层的路基温度场的计算方法,并在此基础上分析了路基中隔热层设置位置需要进一步研究的问题。

研究冻土区路基隔离层设置对路基稳定性的影响,能为我国冻土区道路病害防治提供一定的参考依据。通过对冻土区隔离层在防治路基病害中的设置方式、厚度和位置的概括和总结,并在此基础上,探讨了今后需要进一步研究的问题。

季节性冻土区,为限制冻土的水分迁移,需对冻土路基设置隔离层——隔热层和隔水层。文中介绍了隔热层和隔水层的设置位置及厚度,研究了设置隔离层对冻土路基的影响。

在冻土地区修筑道路所遇到最主要的问题是冻土融化而引起路基下沉失稳和路面开裂破坏。根据修筑公路引起冻土融化的原因,介绍了一种新型道路保温隔热材料——挤塑泡沫保温隔热板,应用在冻土地区道路工程中,能明显防止或延缓冻土的融化速率,从而保证道路的稳定,并阐述了铺设保温隔热板的施工技术要求,以期对冻土区公路建设有所借鉴。

在季节性冻土地区,为了限制冻土路基中的水分迁移,需要对冻土路基设置隔离层,隔离层包括隔热层和隔水层。文中介绍了隔热层和隔水层的设置位置及厚度的确定,并结合工程实践提出了切实可行的工程处置措施。