郭忠

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區(qū)路基的熱平衡狀態(tài)失調(diào)，路基變形情況十分嚴(yán)重。根據(jù)凍土地區(qū)的施工特點(diǎn)，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發(fā)，對(duì)常年凍土地區(qū)的路基情況進(jìn)行實(shí)地分析和考察，并研究出相應(yīng)的控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區(qū)由于氣溫原因，公路經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)常年凍土的現(xiàn)象，這給公路的施工和設(shè)計(jì)帶來了一定的難度。對(duì)路面鉆芯取樣，并進(jìn)行分析，研究路基凍融產(chǎn)生的原因和變形的規(guī)律，可為控制路基變形提供良好的科學(xué)理論依據(jù)。對(duì)常年凍土地區(qū)公路建設(shè)的研究，關(guān)鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術(shù)和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區(qū)是典型的常年凍土地區(qū)，當(dāng)?shù)氐墓吩O(shè)計(jì)都符合我國的公路施工標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)常年凍土地區(qū)的公路進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)和施工，對(duì)我國西部地區(qū)的開發(fā)具有至關(guān)重要的作用。

1 路段實(shí)地調(diào)查

1.1 路面狀況調(diào)查

在對(duì)常年凍土地區(qū)公路的實(shí)際考察中，我們發(fā)現(xiàn)某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關(guān)系。經(jīng)過比對(duì)，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現(xiàn)象，柔性面較剛性面損壞更為嚴(yán)重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現(xiàn)場(chǎng)，我們一共鉆取了24個(gè)芯樣，其中剛性路面占了4個(gè)。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件使得剛性基層產(chǎn)生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測(cè)量公路的彎沉情況，并采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車對(duì)路面進(jìn)行測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，路面的中段比兩側(cè)的彎沉情況更為嚴(yán)重，同時(shí)，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區(qū)路面的變形情況，我們可以對(duì)凍融情況進(jìn)行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發(fā)展規(guī)律等幾個(gè)方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態(tài)的影響，凍土地區(qū)的路基損壞變形情況十分嚴(yán)重，針對(duì)凍土地區(qū)公路的工程施工特點(diǎn)，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區(qū)的路基面不斷向外排水并出現(xiàn)固結(jié)下沉的現(xiàn)象，這個(gè)過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導(dǎo)致凍土地區(qū)常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點(diǎn)。根據(jù)多年來對(duì)凍土地區(qū)的路面研究發(fā)現(xiàn)，不管什么樣的土質(zhì)，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數(shù)與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強(qiáng)的是粉質(zhì)黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產(chǎn)生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會(huì)十分緩慢，而整個(gè)凍土地面路基的下沉速度也會(huì)十分緩慢。

2.2 季節(jié)融化層的凍脹性

凍土在季節(jié)交替過程中發(fā)生凍結(jié)膨脹現(xiàn)象，被稱之為土體的凍脹性。這一現(xiàn)象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結(jié)條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結(jié)構(gòu)的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強(qiáng)，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結(jié)程度的為強(qiáng)凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關(guān)系，土體密度越大，凍結(jié)的程度也越大，但是當(dāng)土體的密度達(dá)到1.68～1.8 g/cm時(shí)，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會(huì)隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區(qū)的凍融時(shí)間會(huì)不停地發(fā)生改變，這些物理力學(xué)不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據(jù)變化可分為穩(wěn)定凍結(jié)期、穩(wěn)定融化期、不穩(wěn)定凍結(jié)期和不穩(wěn)定融化期。

路基從造型上看屬于線形構(gòu)筑物，所以按照平面的非穩(wěn)態(tài)相變溫度場(chǎng)的有關(guān)方程式對(duì)其進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果顯示，溫度場(chǎng)的分布會(huì)隨著年限和時(shí)間的變化而發(fā)生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區(qū)公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場(chǎng)的分布是不對(duì)稱的。

3 路基變形的控制對(duì)策

要控制常年凍土地區(qū)公路的路基變形，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)路面的修筑技術(shù)進(jìn)行探索，分析控制路基變形的難點(diǎn)所在，同時(shí)還要研究常年凍土地區(qū)的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區(qū)在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結(jié)構(gòu)和路面材料的特性。要利用科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，分析常年凍土地區(qū)在特殊環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為控制常年凍土地區(qū)路基變形提供理論依據(jù)。常年凍土地區(qū)的公路修筑技術(shù)一直是研究和控制路基解凍機(jī)理的重要方法。我們要在現(xiàn)有修筑技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入新的科學(xué)技術(shù)和方法來控制我國常年凍土地區(qū)路基的變形情況，保證我國常年凍土地區(qū)的公路安全建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區(qū)公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區(qū)路基的熱平衡狀態(tài)失調(diào)，路基變形情況十分嚴(yán)重。根據(jù)凍土地區(qū)的施工特點(diǎn)，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發(fā)，對(duì)常年凍土地區(qū)的路基情況進(jìn)行實(shí)地分析和考察，并研究出相應(yīng)的控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區(qū)由于氣溫原因，公路經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)常年凍土的現(xiàn)象，這給公路的施工和設(shè)計(jì)帶來了一定的難度。對(duì)路面鉆芯取樣，并進(jìn)行分析，研究路基凍融產(chǎn)生的原因和變形的規(guī)律，可為控制路基變形提供良好的科學(xué)理論依據(jù)。對(duì)常年凍土地區(qū)公路建設(shè)的研究，關(guān)鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術(shù)和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區(qū)是典型的常年凍土地區(qū)，當(dāng)?shù)氐墓吩O(shè)計(jì)都符合我國的公路施工標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)常年凍土地區(qū)的公路進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)和施工，對(duì)我國西部地區(qū)的開發(fā)具有至關(guān)重要的作用。

1 路段實(shí)地調(diào)查

1.1 路面狀況調(diào)查

在對(duì)常年凍土地區(qū)公路的實(shí)際考察中，我們發(fā)現(xiàn)某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關(guān)系。經(jīng)過比對(duì)，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現(xiàn)象，柔性面較剛性面損壞更為嚴(yán)重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現(xiàn)場(chǎng)，我們一共鉆取了24個(gè)芯樣，其中剛性路面占了4個(gè)。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件使得剛性基層產(chǎn)生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測(cè)量公路的彎沉情況，并采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車對(duì)路面進(jìn)行測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，路面的中段比兩側(cè)的彎沉情況更為嚴(yán)重，同時(shí)，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區(qū)路面的變形情況，我們可以對(duì)凍融情況進(jìn)行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發(fā)展規(guī)律等幾個(gè)方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態(tài)的影響，凍土地區(qū)的路基損壞變形情況十分嚴(yán)重，針對(duì)凍土地區(qū)公路的工程施工特點(diǎn)，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區(qū)的路基面不斷向外排水并出現(xiàn)固結(jié)下沉的現(xiàn)象，這個(gè)過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導(dǎo)致凍土地區(qū)常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點(diǎn)。根據(jù)多年來對(duì)凍土地區(qū)的路面研究發(fā)現(xiàn)，不管什么樣的土質(zhì)，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數(shù)與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強(qiáng)的是粉質(zhì)黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產(chǎn)生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會(huì)十分緩慢，而整個(gè)凍土地面路基的下沉速度也會(huì)十分緩慢。

2.2 季節(jié)融化層的凍脹性

凍土在季節(jié)交替過程中發(fā)生凍結(jié)膨脹現(xiàn)象，被稱之為土體的凍脹性。這一現(xiàn)象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結(jié)條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結(jié)構(gòu)的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強(qiáng)，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結(jié)程度的為強(qiáng)凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關(guān)系，土體密度越大，凍結(jié)的程度也越大，但是當(dāng)土體的密度達(dá)到1.68～1.8 g/cm時(shí)，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會(huì)隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區(qū)的凍融時(shí)間會(huì)不停地發(fā)生改變，這些物理力學(xué)不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據(jù)變化可分為穩(wěn)定凍結(jié)期、穩(wěn)定融化期、不穩(wěn)定凍結(jié)期和不穩(wěn)定融化期。

路基從造型上看屬于線形構(gòu)筑物，所以按照平面的非穩(wěn)態(tài)相變溫度場(chǎng)的有關(guān)方程式對(duì)其進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果顯示，溫度場(chǎng)的分布會(huì)隨著年限和時(shí)間的變化而發(fā)生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區(qū)公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場(chǎng)的分布是不對(duì)稱的。

3 路基變形的控制對(duì)策

要控制常年凍土地區(qū)公路的路基變形，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)路面的修筑技術(shù)進(jìn)行探索，分析控制路基變形的難點(diǎn)所在，同時(shí)還要研究常年凍土地區(qū)的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區(qū)在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結(jié)構(gòu)和路面材料的特性。要利用科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，分析常年凍土地區(qū)在特殊環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為控制常年凍土地區(qū)路基變形提供理論依據(jù)。常年凍土地區(qū)的公路修筑技術(shù)一直是研究和控制路基解凍機(jī)理的重要方法。我們要在現(xiàn)有修筑技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入新的科學(xué)技術(shù)和方法來控制我國常年凍土地區(qū)路基的變形情況，保證我國常年凍土地區(qū)的公路安全建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區(qū)公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區(qū)路基的熱平衡狀態(tài)失調(diào)，路基變形情況十分嚴(yán)重。根據(jù)凍土地區(qū)的施工特點(diǎn)，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發(fā)，對(duì)常年凍土地區(qū)的路基情況進(jìn)行實(shí)地分析和考察，并研究出相應(yīng)的控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區(qū)由于氣溫原因，公路經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)常年凍土的現(xiàn)象，這給公路的施工和設(shè)計(jì)帶來了一定的難度。對(duì)路面鉆芯取樣，并進(jìn)行分析，研究路基凍融產(chǎn)生的原因和變形的規(guī)律，可為控制路基變形提供良好的科學(xué)理論依據(jù)。對(duì)常年凍土地區(qū)公路建設(shè)的研究，關(guān)鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術(shù)和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區(qū)是典型的常年凍土地區(qū)，當(dāng)?shù)氐墓吩O(shè)計(jì)都符合我國的公路施工標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)常年凍土地區(qū)的公路進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)和施工，對(duì)我國西部地區(qū)的開發(fā)具有至關(guān)重要的作用。

1 路段實(shí)地調(diào)查

1.1 路面狀況調(diào)查

在對(duì)常年凍土地區(qū)公路的實(shí)際考察中，我們發(fā)現(xiàn)某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關(guān)系。經(jīng)過比對(duì)，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現(xiàn)象，柔性面較剛性面損壞更為嚴(yán)重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現(xiàn)場(chǎng)，我們一共鉆取了24個(gè)芯樣，其中剛性路面占了4個(gè)。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件使得剛性基層產(chǎn)生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測(cè)量公路的彎沉情況，并采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車對(duì)路面進(jìn)行測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，路面的中段比兩側(cè)的彎沉情況更為嚴(yán)重，同時(shí)，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區(qū)路面的變形情況，我們可以對(duì)凍融情況進(jìn)行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發(fā)展規(guī)律等幾個(gè)方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態(tài)的影響，凍土地區(qū)的路基損壞變形情況十分嚴(yán)重，針對(duì)凍土地區(qū)公路的工程施工特點(diǎn)，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區(qū)的路基面不斷向外排水并出現(xiàn)固結(jié)下沉的現(xiàn)象，這個(gè)過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導(dǎo)致凍土地區(qū)常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點(diǎn)。根據(jù)多年來對(duì)凍土地區(qū)的路面研究發(fā)現(xiàn)，不管什么樣的土質(zhì)，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數(shù)與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強(qiáng)的是粉質(zhì)黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產(chǎn)生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會(huì)十分緩慢，而整個(gè)凍土地面路基的下沉速度也會(huì)十分緩慢。

2.2 季節(jié)融化層的凍脹性

凍土在季節(jié)交替過程中發(fā)生凍結(jié)膨脹現(xiàn)象，被稱之為土體的凍脹性。這一現(xiàn)象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結(jié)條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結(jié)構(gòu)的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強(qiáng)，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結(jié)程度的為強(qiáng)凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關(guān)系，土體密度越大，凍結(jié)的程度也越大，但是當(dāng)土體的密度達(dá)到1.68～1.8 g/cm時(shí)，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會(huì)隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區(qū)的凍融時(shí)間會(huì)不停地發(fā)生改變，這些物理力學(xué)不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據(jù)變化可分為穩(wěn)定凍結(jié)期、穩(wěn)定融化期、不穩(wěn)定凍結(jié)期和不穩(wěn)定融化期。

路基從造型上看屬于線形構(gòu)筑物，所以按照平面的非穩(wěn)態(tài)相變溫度場(chǎng)的有關(guān)方程式對(duì)其進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果顯示，溫度場(chǎng)的分布會(huì)隨著年限和時(shí)間的變化而發(fā)生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區(qū)公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場(chǎng)的分布是不對(duì)稱的。

3 路基變形的控制對(duì)策

要控制常年凍土地區(qū)公路的路基變形，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)路面的修筑技術(shù)進(jìn)行探索，分析控制路基變形的難點(diǎn)所在，同時(shí)還要研究常年凍土地區(qū)的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區(qū)在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結(jié)構(gòu)和路面材料的特性。要利用科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，分析常年凍土地區(qū)在特殊環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為控制常年凍土地區(qū)路基變形提供理論依據(jù)。常年凍土地區(qū)的公路修筑技術(shù)一直是研究和控制路基解凍機(jī)理的重要方法。我們要在現(xiàn)有修筑技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入新的科學(xué)技術(shù)和方法來控制我國常年凍土地區(qū)路基的變形情況，保證我國常年凍土地區(qū)的公路安全建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區(qū)公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕