藏北无人区海拔高气候恶劣,施工物资运输难度大,在进行地质调查钻探工程施工中发生冻土融冻坍塌、泥岩强造浆缩径、长孔段连续破碎涌水等多种复杂问题。针对钻探施工遇到的难点,优化了钻具组合、冲洗液体系、钻探器具,采用短行程干钻取心、重力加杆、跟管钻进、导流泄压等技术措施,解决部分施工中遇到的问题。在该地区钻探施工积累了一定经验,为该区域能源资源调查提供有效的地质资料和岩心实物资料。
以西藏自治区国道109线那曲至拉萨公路改建工程(那曲至羊八井段)为依托,研究了高原冻土地区公路施工进度及成本管理。利用挣值分析法,通过WBS工作任务分解,对公路段发生施工延误工序进行进度与成本动态管控。结果表明,进度偏差在第8个月赶上计划工期且节约成本5 358万元,工程在第9个月完工,实际工期比计划工期提前1个月且节约成本4 892万元。
针对全球气候变暖导致青藏高原冻土不断退化,进而影响冻土区的植被生长状况的问题,该文基于2001—2020年MOD13Q1归一化植被指数,并利用像元二分法反演其对应的植被覆盖度(FVC),最后通过趋势分析和相关分析法对FVC的时空分布及其与气象因子的响应机制进行了深入研究。结果表明,20年间青藏高原冻土区FVC均值呈上升趋势,增速依次为片状多年冻土区(0.001 7/a)>季节冻土区(0.001 0/a)>多年冻土区(0.000 8/a)>岛状多年冻土区(0.000 5/a),空间上总体表现为“西北低、东南高”的分布特点。空间变化趋势上,青藏高原冻土区FVC整体以稳定为主,但呈改善趋势,显著增加面积占比大于显著减少面积之比,显著增加面积占比分别为片状多年冻土区(30.26%)>多年冻土区(24.04%)>季节冻土区(19.94%)>岛状多年冻土区(8.24%)。青藏高原冻土区FVC受气温和降水两种气象因子的影响,但是与降水的相关性更强。随气温升高,青藏高原冻土区FVC与气温的相关性从正相关转变为负相关,因此从长期来看,全球气候变暖导致的冻土退化不利于植...
高原冻土区地质条件复杂,冻土地基的差异性冻胀和融沉变形威胁着工程的长期稳定性和服役性能。为满足工程基础的工后沉降与沉降差要求,同时减少对下部冻土的扰动,以多年冻融区过渡段某富水场地为例,开展地基处理现场试验,对比块石抛填和块石抛填+换填两种地基处理施工方案。结果表明,针对包括淤泥质泥岩、粉砂质土、中粗砂、冻融区过渡带四种工程地质条件,采用块石抛填方案均出现翻浆、冒泥等现象,无法碾压达成地基处理要求,而采用块石抛填+换填处理方案,经8~10遍碾压后,压实度均能达到要求。
结构物与高原冻土界面性状的研究对于高寒地区桩基础的修建有一定的参考意义。为分析土体含水率对界面剪切特性的影响,进行了不同含水率下高原土体与钢的界面剪切试验。结果表明:当土体含水率在小于最佳含水率时,剪切应力随剪切位移的增加表现出先增加后稳定的趋势,剪应力-位移关系可用指数函数来表达。在土体含水率大于最佳含水率时,剪切应力呈现强化-衰减-残余稳定的变化规律,剪应力-位移关系可用分段函数拟合。界面抗剪强度和界面残余强度随法向应力的增大而增加,随含水率的增大先增加后减小。随含水率的增大,界面摩擦角逐渐减小,而界面黏聚力在最佳含水率附近达到最大值。
该文以“一带一路”国家重要项目西藏羊大公路改建工程为依托,研究高原冻土地区涵洞冻融力学特性,采用Midas GTS NX有限元软件建立钢波纹管涵洞与水下防冻钢筋混凝土管涵4种工况下力学模型,通过设置土层温度变化函数,分析两种高原地区常用涵洞管道材料在经历冻融循环前后土层内力变化,管涵等结构层内力、位移变化以及铺设双向HDPE高密度聚乙烯土工格栅内力变化规律。研究结果表明:在经历冻融循环后两种材质管涵塑性区均增加,但是采用水下防冻钢筋混凝土管具有更好的协调变形能力;钢波纹管涵经过冻融循环后中点与两端主应力、剪应力变化率、不同路基边坡测点位移量均比水下防冻钢筋混凝土管涵小,更适宜在高原寒区使用;铺设双向HDPE高密度聚乙烯土工格栅后可以有效降低路面结构层不均匀变形;将建模理论计算值和施工现场检测数据进行比较分析,验证了该文方法的正确性。
为解决在高原冻土层实施钻井勘探中出现井壁失稳坍塌及钻井液对储层侵害等问题,以氯化钠为抗冻剂、硅酸钠为成膜剂采用正交实验法进行室内实验,最终在多组钻井液配方中优选出两组抗低温成膜剂钻井液配方。在-5℃下使用的配方Z1(清水+15%NaCl+2.5%Na膨润土+1.5%Na-HPAN+0.3%XG+2%硅酸钠),在-10℃下使用的配方Z2(清水+20%NaCl+3.0%Na膨润土+1.5%Na-HPAN+0.4%XG+1.5%硅酸钠)。其主要性能指标是:AV值12.0,16.5 mPa·s;PV值9.0,13.0 mPa·s;YP值3.1,3.6 Pa;FLAPI值6.5 mL/30 min, 6.3 mL/30 min。经对两组钻井液的流变参数测定及滤饼质量观测,两组配方均具有较好的流变性能并能形成致密有韧性的半透膜,故两组钻井液配方都满足在高原冻土层钻井勘探的使用要求。
为深入了解高原露天矿山冻土力学特性,以西藏某铜矿露天台阶表层冻土为研究对象,分别开展冻土的冻结实验及单轴压缩、巴西劈裂和直剪实验,分析冻结温度对冻结深度、冻土基础力学指标的影响规律。结果表明,较低的冻结温度下,冻土的前期冻结速率较快,随着冻结时间的增加,冻结速率逐渐减小并趋于稳定。冻土的抗压强度、弹性模量、抗拉强度均随温度的降低而增大。受未冻水含量影响,冻土抗剪强度、粘聚力和内摩擦角在未冻结以及完全冻结状态时较高,而部分冻结时较低。本研究旨在为露天台阶爆破作业提供参数依据。
高原冻土区管道建设面临着地质复杂、高寒缺氧、土体冻融、社会依托差等不利因素,因此,为高原冻土区管道的建设及运营提供有效的技术支撑一直是难题。以高原冻土区某管道为例,明确高原冻土区管道智能化建设中全生命周期管理系统、全生命周期数据中心、运营维护信息化平台、设计数据信息平台、采办数据信息平台及施工数据信息平台之间的相互关系及运行模式,从而确立高原冻土区智能管道的建设目标。未来高原冻土区智能管道建设要建立数据体系与标准规范,实现场站集成橇装与地上化,引入新兴信息技术提升智能管道建设,同时还应注重自然环境监测。高原冻土区管道智能化建设模式及成果将为同类工程的建设提供经验借鉴。
文章结合高原冻土区域的特点,阐述了沥青路面施工技术与质量控制意义,指出高原冻土区域的施工现状以及高原环境对现场施工造成的影响,并针对沥青路面施工技术与质量控制对策进行研究。