高原高寒地区冻土路基施工技术一直是道路工程领域的重要研究方向之一。文章旨在探讨高原高寒地区冻土条件下路基施工的关键技术,以提高道路施工质量。首先,详细概述了该项目的工程情况。其次,对高原高寒地区的冻土特点进行了系统分析,包括冻土的力学性质、水热特性及变形规律等方面。然后,提出了高原高寒冻土区路基施工技术,包括路基设计、原材料选择和施工工艺设计。最后,提出了冻土路基风险管理可行性措施。结果表明,所提出的路基施工技术可以显著提高路基的承载能力和抗冲击性能。
全球变暖背景下多年冻土融化导致的土壤水分状况的改变影响着植物的根系觅食行为.选取对气候变化十分敏感的青藏高原为研究区域,以多年冻土广泛分布的风火山地区高寒小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸和藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸为研究对象,采用开顶式增温小室(open top chambers,OTCs)模拟气候变暖,开展增温试验(2012-2019年).监测和收集2019年生长季(5-9月)地上20 cm高度处的空气温度(AT)和地下5 cm深度处的土壤湿度(SM)数据,测定并计算得到2019年枯黄期两种草甸表层(0-10 cm)土壤根系形态塑性指标:衡量觅食尺度的总根长(TRL)、根直径(RD)、根表面积(RSA)、根体积(RV)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)、根组织密度(RTD)和表征觅食精度的根系生物量(RB),根系生理塑性指标:碳含量(RCC)、氮含量(RNC)、非结构性碳水化合物含量(RNSCs)、可溶性糖含量(RSSC)、淀粉含量(RSC)和可溶性糖比淀粉(RSSC/RSC),以了解多年冻土存在时,青藏高原两种典型高寒草甸根系觅食策略对...
多年冻土区独特气候条件下公路路基、路面长期面临各种冻害,影响其安全性和稳定性。以新藏公路某项目施工路基实际发生的病害为例,结合冻土的分布概况,分析高寒、高海拔地区多年冻土区公路路基病害产生的原因,提出防治措施:不仅要建立顺畅的排水系统、采取合理的保温措施,还要合理地设计及施工,尤其是材料、路基和路面结构的选择。
在永久冻土段修建宽幅路基需解决高寒、高海拔、高纬度等恶劣因素所造成路基不均匀沉降、纵向裂缝、道路翻浆等严重工程病害问题。以新疆中天山冻土段为例,现场试验观测数据为基准采用数值计算方法;研究曲线型通风管结合碎石层复合路基制冷效果。研究结果表明:半挖半填路基温度场横向差异明显,在20个运营年后,左路肩与路基中心处最大融深相差3 m;在第20年时,折线形通风管路基冻土上限为1.45 m相对普通路基提高了6.55 m。折线形通风管路基在第10个运营年后,路面以下4 m处-1.8℃等温线形成一个冻结区域,并在之后的5年内沿着路基横向与坡向发展。
铁路路桥过渡段是整个线路中至关重要部分,也是相对薄弱部位,高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段填土冻胀引起墩台梁体变形变位,对线路平顺性造成了很大影响。针对高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀问题,基于热力耦合理论,采用ABAQUS软件建立铁路路桥过渡段数值模型,分析过渡段温度场与填土冻胀发展变化规律,探讨由桥台后填土冻胀引起的桥梁-桥台-填土相互作用。结果表明:材料热力学特性与桥台温度边界是影响温度场平衡过程与分布规律的主要因素,且距桥台距离增加,影响逐渐减弱;过渡段土体地温具有正弦分布、相位滞后与振幅衰减规律;随着填土水平冻胀变形发展,桥台会逐渐发生侧移和倾斜,进而导致桥梁与桥台顶紧,影响桥梁结构安全。
水源涵养修复与保护一直是露天矿从开采到闭坑后全生命周期治理和生态环境保护中的薄弱环节,涉及高寒冻土区复杂背景下多学科、多圈层环境下更为错综复杂的水问题,其中相互联动水文过程的分析研究更是巨大挑战。在分析自然环境及高寒冻土环境下水传输涵养的影响因素和矿山开采活动对水传输涵养影响的基础上,从不同形式和环境圈层中水的相互交织传输过程,重点分析在自然环境、露天矿生产活动破坏影响和人工修复保护3种情形下的水传输涵养机理。基于全面联系分析查找问题的思路和综合系统治理的原则,提出了水传输涵养系统的概念,并从3个基本构架提出了露天矿水传输涵养系统模式构建:(1)从治理区到与自然水系联通的20余种组合模式及不同类型对象基本适用条件,提出了地表水系联通搭接顶层系统构建;(2)按照近似原位涵养、汇水传输、过水传输、输排通道等功能单元定位,从生态截排水沟、不同截排水沟空间展布样式和输排水骨干网、汇水支网、功能单元分区提出生态截排水网络构建;(3)从微地貌整形、地表毛细沟网络和垂向上多元生态地质层重构理念支撑原位水源涵养系统重构的底层设计。基于以上研究,以5号井为例将其规划建造成10个功能单元分区,实现分区引导...
蒸散发是水循环和地表能量平衡的重要组成部分,受地理、气候、植被等因素影响,准确估算蒸散发一直是水循环研究中的难点,青藏高原多年冻土区气候环境恶劣,观测站点稀少,进一步增加了区域蒸散发估算的难度,迫切需要找到适合该地区实际蒸散发估算方法。本研究以青藏高原腹地典型多年冻土流域——风火山小流域为研究区,基于多年涡度相关法观测数据,选用Advection-aridity(AA)模型、FAO-Penman-Monteith(FAO-PM)模型、Priestley and Taylor(PT)模型以及Revised Generalized Nonlinear-CR Model(CRice)模型对青藏高原多年冻土区高寒草甸蒸散发进行模拟,评价4种蒸散发模型在该地区不同时间尺度的适用性。结果表明,年尺度下,4种模型均能较好模拟该地区的蒸散发,其中,CRice模型表现最优(NSE=0.90,RMSE=0.45 mm·d-1)。对于不同冻融阶段,CRice模型模拟结果最优,CRice、PT模型均能...
为了探究温度和水分变化对多年冻土区高寒沼泽草甸土壤温室气体排放的影响,设置温度5,10和15℃(记作T5,T10和T15)和水分梯度75%,100%,130%土壤持水力(Water holding capacity, WHC,记作W75, W100和W130)室内交互培养实验。结果表明:各水分处理CO2累积排放量随温度增加而增加,W75T5处理最低(818.59 mg·kg-1),W100T15处理最高(3 420.50 mg·kg-1);W75和W100处理CH4累积排放量无明显规律,W130处理CH4累计排放量随温度增加而增加;W75处理N2O累计排放量随温度增加而降低,W100和W130处理随温度增加先增加后降低。CO2累积排放量与微生物量碳显著负相关,与pH和过氧化氢酶显著正相关;CH4累积排放量与电导率、脲酶显著负相关。温度、水分及其交互作用对全球增温潜势(GWP)影响显著;水热因素和土壤性质共同解释了...
为了保证高寒地区分散居民埋地供水管道不冻结,防止周围冻土因管道散热而融化,造成埋地管道下沉损坏,使用U型管作为伴热管,考察其防冻保温效果。通过数值分析方法研究了U型伴热管对输水管和冻土层温度的影响。结果表明,U型伴热管伴热保温效果良好,在所研究的参数范围内,U型伴热管的进出口温差最大约为8℃,最小约为1℃。以管道长度为50 m和120 m的数值模拟数据为基础,通过U型伴热管去程和回程温差,预测U型伴热管出口处温度降到冰点以下时对应的输水管道长度分别为587 m和638 m。最后拟合得到了冻土层的最高温度关联式,通过此关联式可以获得不同的U型伴热管进口温度和进口流速的极限值,从而保证冻土层不被融化。
阐述了新疆某项目部高海拔高寒地区多年冻土路基的施工技术措施,特别是对冻土路基处理的工序流程,填石路基、碎石垫层、防水土工膜、土工格栅、路床施工等施工工艺及注意事项做出详细的介绍,并针对高海拔高寒地区多年冻土路基的处置方法等进行详细的分析。