季节性冻土地区道路冻深的研究
季节性冻土地区道路冻深的研究
季节性冻土地区道路冻深的研究摘要：冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。
根据察格高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料，对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比，并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨。
关键词：季节性冻土；道路；冻深季节性冻土是指冬季冻结而春夏融化的土层，受季节气候影响明显。
我国季节性冻土面积约为514万km2，占国土面积的53.5%。
季节性冻土的冻胀和融沉作用对工程影响非常大，冻结时地层承载力大，解冻时融陷强度低。
因此在季节性冻土地区进行公路、铁路建设时需严格考虑季节性冻土对工程的影响并采取适当的防范措施以保证冻土路基的稳定性。
土体的冻胀将造成公路、铁路线路不平整，甚至影响行车安全，所以设计冻深的合理确定是保证冻土路基稳定的前提。
土的冻结深度是冻结能力的体现，也是决定各种冻土地区工程防冻胀处理措施的主要指标。
1 设计冻深常用计算方法1. 1 改进的斯蒂芬公式法斯蒂芬公式是目前广泛应用的冻深计算公式，是基于冻深与气温之间相互关系得到的。
最初始的斯蒂芬公式考虑因素过于简单，使得冻深计算精度误差较大，后经多年实践研究，对公式中热量进行修正，提出了改进的斯蒂芬公式：2.1 气温在建立气温与冻深的经验关系时，为了能够较真实地反映气温对冻深的影响，通常引入空气冻结指数Tkd的概念，用空气冻结指数代替气温变量，建立空气冻结指数与冻深的关系空气冻结指数是指某地在冻结期间的日平均气温tkd累积值的绝对值，冻结期为从本年度入冬时月平均气温在零下那一个月开始到来年初春月平均气温在零上那一月终止的一段时间，日平均气温为每天2点、8点、14点和20点四个时刻气温的平均值。
冻结指数Tkd可用下式表示：空气冻结指数Tkd=冻结期日平均气温tkd的绝对值气温不仅影响冻深值大小，而且还影响最大冻深出现的时间。
2.2 土质和含水量对冻深的影响路基土对冻深的影响有两方面，一是土质，二是含水量。
季冻区道路冻胀、融沉机理分析及防治现状
季冻区道路冻胀、融沉机理分析及防治现状摘要：对东北地区季节性冻土的冻胀、融沉机理进行深入分析，通过毛细理论、水分迁移理论得出冻胀、融沉过程的影响因素，得出季冻区冻胀融沉的主要影响因素是土质、含水量以及温度，并据此提出具体的防治措施，为相关研究提供借鉴经验。
关键词：季节性冻土；冻胀；融沉；防治0 前言中国是受冻胀危害比较严重的国家之一，主要分布在大兴安岭、小兴安岭等东北地区以及青藏高原等西部高山区域，季节性冻土面积占我国国土总面积的53.5%[1]，位于季节性冻土地区的公路面临着冬季冻胀、春季回暖融沉的问题，这是导致寒冷地区各种道路病害的主要原因[2]。
因此，针对冻土地区的冻胀、融沉过程的深入研究分析逐渐受到更多的重视且势在必行。
1 冻胀和融沉机理分析1.1 冻胀季冻区道路冻胀，主要指的是路基土体的冻胀。
由于大气负温的作用，土体中的水分冻结成冰，土体发生水分迁移，路基土随着温度降低的方向形成冰晶体，导致土体的体积增大膨胀[3]。
由于路基土体中的含水量和密实度在不同季节、不同气候条件下发生的不均匀改变，加之道路周边复杂的地理环境的相互影响，直接导致路基土的冻胀变形的不均匀性[4]。
因此，路面在受到不均匀的冻胀力的影响下，内部发生拉应力效应。
1.2 融沉春季气温上升，土中冰晶体融化之后，土颗粒之间的胶结程度降低，摩擦力减小[5]。
在其自重应力的作用下，土颗粒之间的空隙逐渐被压缩，土体的体积减小。
路基开始融化，导致路面下地基土较两侧的路肩土的融化速度快，造成路基的凹形冻土核残留，土层上部已经融化的水分在融化区域内无法排出，进而造成翻浆。
2 冻胀和融沉影响因素分析2.1 冻胀影响因素季冻区路面易出现冬季低温冻胀、春季回暖融沉的问题，给道路造成不同程度的破坏，包括鼓包、开裂、路基不均匀沉降等。
而道路冻胀主要受到路基的影响，由于各路基土体的土质、压实度、含水量的不同，导致路面受到不均匀冻胀力的作用影响[6]。
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来，冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病，不仅大大降低了公路建设服务质量，还给后期修筑施工造成了很多的不便，致使公路无法正常运行。
因此，考虑到冻土路基的特性，进一步提高公路结构的稳定性，加强对公路路基的保温养护是非常重要的，同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用，以免破坏到周围生态环境，促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。
一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害表层冻害特点是：一般隆起高度为10mm～40mm；在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始，最晚到12月中旬停止发展，来年4月中旬～5月上旬回落完。
表层冻害危害主要表现在：可引起路肩纵向高低变形、开裂，造成基床表层土体强度降低，从而引起道碴沉陷，导致轨道纵向高低变形；引起坡面隆起变形、开裂，导致土体强度降低。
（二）、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚，在冻期的后半期产生，呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后，直到冻期末冻害才能停止。
深层冻害的产生大多是因地下水的关系，如果没有地下水，即使土质有所差异，下部呈现脱水现象，也无多少冻胀。
二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下，在受到气温变化的影响下，冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面，一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量，另一方面则是地基土层的导热系数。
如果冻土地基中含有较高的冰量时，当温度发生变化，将会产生大量的冰水相变。
所以，含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。
这样一来，若是在气温胜率相同的情况下，一旦冻土地基处于剧烈相变的地区，其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。
因此，这种高含冰量的冻土地基的速率不高。
相反，当冻土地基处于平稳区段时，低温发生变化，相变热量减少，此时导热系数将会成为主要影响因素，使得含冰量较高的冻土地基速率加快，同时季节性的冻土地基正是因为这一点，才会导致年平均温度急剧上升。
季节性冻土地区公路路面抗冻设计
季节性冻土地区公路路面抗冻设计【摘要】随着经济的快速发展，公路的建设越来越多。
但在季节性冻土地区公路路面工程冰冻损害仍比较普遍，为了延长公路路面的使用寿命，就需要加强季节性冻土地区公路路面的抗冻设计，本文就路面在冻胀力作用下的抗冻设计和路面防冻层厚度的设计进行了深入分析，希望能为以后类似的设计提供参考。
【关键词】季节性；冻土地区；路面；抗冻；设计1、季节性冻土地表层土冬季冻结，夏季全部融化的土叫季节性冻土，这些地区叫季节性冻土地区，简称季冻土和季冻区。
目前冬季冻土地区公路路面冰冻损害现象比较普遍，季节性冻土地区公路路面冰冻出现损害现象主要是由于路基冻胀使得路面产生不均匀的隆起，以此导致了路面的开裂，其公路畅通和使用寿命受到影响，为有效防止或者减少冰冻损害现象的发生，就需要对公路工程进行抗冻设计计算。
本文主要根据《公路水泥混凝土路面设计规范》与《公路柔性路面设计规范》规定，对路面抗冻设计进行了相关的分析。
2、路面在冻胀力作用下的抗冻设计冻胀是季节性冻土地区公路发生冰冻损害现象主要原因之一，其主要是受路基的影响，路面各处损害现象会随着路基各处土质的不同、密实度不同和含水量不同而不一样。
路面在不均匀冻胀力作用下会产生一定的破坏和变形。
采用简支梁的受力计算方法来计算路面材料不同冻胀力作用下的应变值，在进行受力分析时，所取的路面横向宽板宽为1米，将其简化成简支梁，其所受的力为均匀荷载，然后再建立力学模型，根据具体情况将路面产生的应变和应力计算出来，如下图所示：简支梁在均匀的荷载作用下其挠度f和应力σ计算公式分别如下：从（4）式可以得出，材料在不均匀冻胀力作用下产生的应变指比路面材料的容许应变值[εR]要小，且其大小还受路面宽度和路面厚度的影响。
式中：E为路面材料弹性模量；b为路面横向宽度；I为截面对中性轴的惯性矩；其中εs是路面材料弯曲拉应变，是根据试验来确定的；Zj为路基总冻胀值；ε为路面材料因路基冻胀产生的应变；ξ为路面不均匀冻胀系数，二级公路取0.15，一级和高速公路则取0.2；k为路面材料安全系数，其取值是根据材料均匀性、试验条件和公路等级取1.05到1.1；路面计算宽度为Bk，二级以下和二级公路一般取全宽，一级、高速公路则取的是半幅宽，多车道取得是最大值12米；Hi为路面设计厚度。
季节冰冻区道路路基的若干方面分析
季节冰冻区道路路基的若干方面分析季节冰冻区相应的路基形成差异沉降，主要是受到温度场、水分场以及相应的应力场的直接影响，在整个变形的过程中实际的影响因素仍然比较多，季节冰冻区自身地质条件、具体填土材料以及实际施工工艺等因素的综合影响。
受到多种因素的严重影响，路基也会出现一些不均匀的沉降现象，目前，不均匀沉降以及出现的季节冰冻区的冻结和融化成为了目前路基变形或者是结构发生变化的重要原因。
受到路基各种不均匀变形的直接影响了，改变了路面结构具有的附加应力，使路面逐渐出现结构的裂缝，破坏整个路面结构。
一、季节冰冻区道路路基出现沉降的机理所有路基以及相应的上部填方路基实际上否是通过土体最终形成，整个地基在竖直方向出现一定的变形就属于沉降。
外荷载会作用于整个土体中，其中的一部分主要是通过孔隙中具有的水进行承担，这也称为是孔隙水压力。
剩余的另一部分，需要通过土骨架进行承担，称之为有效应力。
具体的有效，就是需要引起压缩有效或者是强度有效，其中实际的有效应力也是总荷载以及相应总截面积的实际比例。
可以将孔隙水压细致的分为净水压力以及超孔隙压力两种。
在荷重的主要作用下，实际的土粒以及水之间的压缩量比整个土体的压缩量更小，气体具有的压缩形式比较强。
处于密闭的整个体系中，土体受到各种力以后会出现变形，最后形成了季节冰冻区的一种路基不均匀沉降现象。
二、季节冰冻区道路路基出现差异性沉降的预测（一）气候条件产生冰冻区的冻害气候条件能够直接影响整个路基冻害的形成，其中的气候条件包括气候冷热、气候变化的时间、季节的降雨量以及具体的降雨时间等因素。
受到气候条件的直接影響，会出现聚冰层深度以及实际分布的各种变化。
如果设置的聚冰层处于整个路基顶面非常深的一个位置，这样的路基并不会受到冻害的严重影响。
然而，如果聚冰层距离整个路基实际的顶面非常近的一个距离，甚至是表层位置，这样就会很容易出现相应的冻害。
受到大气温度的严重影响，温度下降以后，整个土地的温度会处于冰点值，这样就会导致土中实际的冻融层出现一定的冻结情况。
季冻区路基冻胀融沉控制指标研究项目简介
吉林交通科技SCIENCE AND TECHNOLOGY OF JILIN COMMUNICATIONS2019年第3期季冻区路基冻胀融沉控制指标研究项目简介秦卫军吉林省交通科学研究所季节性冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室(长春)(长春130012)我国冻土面积约占国土面积的75%,冬季冻 结、春夏季融化的季节性冻土遍及长江流域以北的 广大疆域，占国土面积的53.5%。
季节性冰冻气候对 公路工程质量的影响十分显著，伴随着土体中水的 冻结和融化，发生着一系列特有的现象。
尤其是在 挖方路段地下水位较高或地表排水不良、路基填 土冻胀性强的路段，随着大气温度的下降，土体温 度降到土中孔隙水结晶点时，土体便发生冻结，出现冰晶体，导致土体体积膨胀，引起附加的应力和 变形，当路基冻胀引发的路面变形超过路面材料的 容许变形值时，沥青路面发生横向、纵向开裂，冻胀 隆起等现象。
进入春融期后，随着气温的上升，冻结后的土体 从上层和最底层开始融化，但冻土层的中间层尚未 融化，水分无法下渗，使上层土体含水率增大，导致 路基强度降低,会使路基局部或全部失去承载力，使路面结构发生沉陷变形及道路翻浆等现象。
导 致路面使用质量降低，影响行车安全，养护维修成 本增加。
冻土融化过程中，冻土中的冰晶融化成水，土体 体积缩小，产生融化沉降;同时冻土在融化过程中未 冻水含量随地温的升高而增加，直至达到相变温度 点，冰全部变成孔隙水,当未冻水含量增加到足以摆图1实体工程应用脱静电作用时，土体便在重力和上覆荷载的作用下 发生排水固结，土颗粒运动，孔隙度变小而压密，产 生固结沉降。
融化终结后，排水固结并不马上结束，而是继续进行一段时间，直至土体固结沉降达到稳 定。
一般冻土的融沉量要大于冻胀量，有时融沉会变 为突陷。
融沉的不均匀性及突陷往往会导致路面平 整度的降低和路面开裂，影响行车安全、舒适性及路 面质量。
目前公路超载、超速现象严重，增加了路面 结构和路基的动荷载，因此，路基在融沉过程中，不 仅自身重力、路面结构的静荷载对融沉产生影响，动 载的影响也加剧了融沉的发生。
季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施
季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施摘要：在寒冷地区,在铁路路基中经常见到的一种问题就是冻害,特别是在北方区域的铁路路基只要到天气寒冷的时候就会出现冻害的情况,要紧的将对交通安全造成影响。
通常出现的是因为土壤特性的差异而导致的不平均,在道路上出现凹凸不平的形状各异冻包、双股异向冻起、单股侧向冻起等冻害状况,最后因为土壤融冻降低, 水份在土壤中从头分拨,导致路基翻浆冒泥、坡面塌陷、道碴陷槽以及路基沉没等路基问题,削弱了线路水平以及线路上部设备使用寿命,提高了许多的修理资金。
对于不同的冻害现象,经过认真探讨,运用完善的治理方法,保证交通的安全同行。
关键词：季节性冻土；路基冻害；措施引言我国国土辽阔，季节性冻土区占总面积的55%左右，而铁路路基遭受冻土区路基冻胀的破坏，严重威胁了铁路运营的安全。
无碴轨道在寒冷地区的高速铁路路基冻胀难题是一个世界性的问题，现阶段我国铁路行业没有丰富的经验可以借鉴，也没有精确的规范。
根据议事规则维护方式与沉降控制，高铁路基工后沉降要小于15mm，横向结构物交界处如路基、桥梁等工后沉降要小于5mm。
所以说高速铁路极为严格的管控路基变形，路基最大冻胀变形量要小于5mm，这极大的增加了设计和施工难度，同时要保证防冻技术对策的有效性。
1.季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害1、路基基床面平整度差，容易积水路基基床面凹凸不平，非常容易导致基床面出现积水的情况，由于基床表面有积水的浸入，土层含水量过大，超出了起始冻胀含水量，水分在表层中结冰，造成体积胀大，冻结锋面又有水分补充，水含量较冻前增加很多，导致发生冻害。
由路基机床面平整性差而造成的冻害，通常在50mm以内，基本在30-50mm之间。
道碴囊和道碴陷槽的深度决定了冻害的深度。
在我国东北一些铁路局管内，通常在路基机床30-50mm的深度范围内。
2、不是匀质特性的表层路基土体因为路堤自身的土质问题来路不一样,还有就是在进行填筑的时候压实的密实程度以及土层中厚与薄也是不一样的;路堑的土体因为是天然的,可是土的掩盖堆放层次以及厚度也完全不一样。
季节性冻土地区公路路面抗冻设计分析
【 擒 奠】季节ｌ 生 冻土地 区冬季 公路 因路基 冻胀使路 面形成不 均匀
的突起 ， 让引起路 面开裂。 造成行车舒适度和路 面使用性能降低 ，因此， 开
０ １ ７ ０ ０ ０
节性 冻土地 区冬季 路面冻胀 的观量 ， 得 出结 论 ： 路面在不均 匀冻胀作用
４ ， 总结 季节性 冻土地 区的公路设计难 度较大 ， 需 要考虑的问题很 多， 本文 下容 易变横 向挠 曲面变 形。 但 是假 如变 形过大 ， 路 面出现弯拉 破 坏， 便 因篇幅有限 ， 仅 对季节性 冻土地 区公路 路面抗冻设计 的相关 内容做 了 分 产生纵 向开 裂。 析， 借 鉴简支梁理论 提出路面抗 冻胀开 裂的计算 公式 。 由于部 分省份的 观测数 据较 少， 大 地 冻深 的计 算中， 一些 数据 来源于 经验 值 ， 这就 需要 设计人员具 备丰富 的工作经验 ， 不断 的积累 ， 不断的开展 季节性冻 土地 区的公路路面抗冻设 计的研究 。
不 同的季 节性冻土 地区的冰冻深浅 不 同， 对 公路 路基 、 路面及桥 涵 计算 公式 分别为 ａ ３ ｑ Ｂ ２ ｋ ／ ４ ｂ Ｈ 所造成 的严 重程 度不一， 国内已经对全 国大部 分的季节性 冻土地 区进行
。 … ．．
（ １ ）
了道路冻 区区划 ， 设计人员可以根 据不 同冻 区的道路进行相 应的抗 冻设 计。 国 内按 冻结指 数对公路 冻区进行一 级区划 ， 并遵 照潮湿 系数对冻深 的影 响进 行二级 区划。
图２单位 宽度内路面在冻胀力作用下的变形
计 的研究 起步 较晚 ， 但经过 半个 多世 纪的 努力， 也有 了相 应的成 果 ， 提 为了算 出不 同冻胀 力作用下路面 素材形成的应变值 ， 对 照简支梁 的 出了影 响大地 冻深的 因素、 起始 冻胀 含水量 和冻胀 系数 、 土 的冻胀影 响 取 路面横向宽ｌ ｍ的板开始 受力分 析， 把 它简化成受均布 因素 、 抗 冻垫层 厚度计算 方法等 ， 解决了部分 地 区冻 胀翻浆 的问题 。 推 受力计算 方法， 荷 载作用的简支梁 ， 建立 力学模 板， 计算 路面在竖 向冻胀力作用下产生 动了我 国有 季节性冻土地 区的公路事业的发展。 的应 力和应 变， 如 图２ 所示 。 简支梁 在均布 荷载 作用 下的应 力ａ 和 挠度 ｆ １ ． 公路 冻区的影 响
浅析深季节冻土地区路基冻害的预防
第３４卷第１６期・２９０・２００８年６月山西建筑ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＶ０１．３４Ｎｏ．１６Ｊａｎ．２００８文章编号：１００９．６８２５［２００８）１６—０２９０—０３浅析深季节冻土地区路基冻害的预防薛宝科摘要：结合通辽一霍林河扩能改造通辽枢纽工程及既有路基病害情况，论述了深季节性冻土区铁路、公路常见病害的产生机理，分析了影响路基病害的主要因素、不同部位冻害的特点及危害，提出了深季节性冻土地区路基冻害防治措施的意见。
关键词：路基，铁路，冻土地区，强度，温度中图分类号：Ｕ４１６．１文献标识码：Ａ１概述１．１自然概述通辽铁路枢纽位于内蒙古自治区东部通辽市境内，是东北地区西部重要的区域性铁路枢纽。
枢纽区第四系沉积厚度巨大，出露地层上部主要为第四系全新统人工填土，冲积粉质黏土，粉土，粉、细砂，中砂，下部为第四系中更新统冲积粉质黏土，黏土，细砂、中砂。
该区属中温带亚干旱大陆性气候，春秋多风，冬季寒冷，夏季炎热少雨，蒸发强烈，气候干燥，降雨多集中在６月～９月四个月份。
年平均气温７．４℃，极端最高温度３８．５℃，极端最低温度一３３．９℃，接触的底基层可以采用路拌法施工以外，其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工法，以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。
当采用摊铺机进行基层施工时，为了消除中间高两侧低的现象，可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆，使熨平板呈中间低两头翘状态。
严格控制基层平整，面层铺筑前用３ｍ直尺对基层进行平整度检测，平整度差且大于８ｍｍ的路段应进行整平。
面层摊铺前认真清扫基层表面，确保基层表面整洁，没有松散浮料和杂质。
如有泥土还应用压力水冲洗干净；如基层表面局部透层沥青或下封层脱落，则应将脱落处基层表面清洗干净后补撒透层沥青或补做下封层。
认真抄平放线，确保基层标高和基准线标高准确无误。
基层标高超过允许范围时，高处必须铲平，低处可用下面层补平。
面层铺筑前受到其他工序污染，如表面滴落水泥成硬渣时，应予及时清除，以确保面层平整度。
季节性冻土区公路路基冻害及其防治
42总529期2020年第07期（3月 上）0 引言季节性冻土指的是地表在冬季气温较低时发生冻结，而在春夏季气温较高时发生融化的土。
在含有季节性冻土的地区进行公路工程的修建时，若未对季节性冻土实施深入的分析，掌握其特性，并研究有效的防治方法，将在公路运营后不久会会产生下沉、翻浆等问题，此时除了要投入大量的资金用于维修，还会对行车安全造成威胁，无法正常行车。
基于此，在公路工程的设计和施工阶段，都要对季节性冻土这一特殊情况给予高度的重视，根据其性质及影响因素，制定行之有效的防治措施，对保证公路正常、安全运营，避免意外事故的发生，有重要作用与意义。
1 季节性冻土冻胀性主要影响因素分析1.1 土体类别土体自身冻胀性和粒径及矿物成本有直接的关系，当土体类别有所不同时，其冻胀敏感程度也有很大不同，此即为冻胀主要内因。
目前，经研究发现，容易产生冻胀的颗粒，其尺寸一般在0.005～0.050mm 范围内；粒径处于这一范围之内的土体颗粒，伴随粒径进一步减小，分散性明显增大，使冻胀性增强[1]。
基于此，如果粉土和黏土的颗粒大量增加，则冻胀性将显著加强。
不同类型土体的冻胀性，从强到弱可排列为：黏性土最强，其次是粉土和粉砂，再次是粉黏粒质量超过10%的细砂，最后是粉黏粒质量在15%以上的粗颗粒土，如中砂和碎石类土等。
其中，粗颗粒土的冻胀性主要和粉黏粒的含量有关。
如果粗颗粒土中粉黏粒的质量在15%以内，则为不冻胀土。
此外，对于碎石类土，如果其充填物的质量超过总质量40%，则它的冻胀性需要根据充填物性质来判定。
当土中含有大量亲水性矿物时，其冻胀性将明显增大。
其主要原因为亲水性矿物具有吸水的作用，使土体自身含水量明显增加。
1.2 冻胀前含水量土中呈液态的水一般可以分成以下三种：其一，结合水；其二，毛细水；其三，重力水。
对于毛细水与重力水，亦可称作非结合水，属于自由液态水，受重力控制。
当温度低于0℃时，非结合水将冻结；但结合水往往在-1℃以下时才会冻结。
我国季节性冻土区公路路基冻害及其防治措施
土体的冻结过程，实际上是土中温度的变化过程。土体中任何部位的冻结程度主要受控于当地气温以及路基填料的传热能力。对于某一地区的冻结深度可以结合当地气温和土体热物理特性进行计算。但是地表温度与气温之间存在一定的差异，差异量值大小与地表条件关系密切，随着冻融循环次数的增加，将最终影响到路基土体的物理力学性质。在工程实践中经常用到的冻结指数是负气温的累积数，气温越低，冻结指数越大，路基土的冻结深度就越深，路基中的聚冰可能性就越大。
由于季节性冻土给我国公路路基造成了严重的损害，很多相关部门就其危害形式、产生原因、影响因素和防治措施等方面做了很多研究性工作，并且都取得了不小的成果，对解决实际性路基冻害问题提供了指导经验。但是，季节性冻土存在很强的区域性，这就使得这些成果有一定的针对性，难以盖全季节性冻土的全部特征。根据前人的研究经验和相关文章，本文从季节性冻土的危害形式、影响因素和防治措施方面进行了一定的研究，以期能对今后相关工程的施工、勘探和防护提供一定的依据。
太大的路基土湿度使得承载能力降低，受上部荷载影响，多会出现过量变形，由此需要改善路基水分状况。先要搞好路基与路面的排水工作。采取各种措施处置地面水，如边沟与排放等，避免出现漫流或下渗情况。在地下水方面，可设置盲沟与立式渗井等，通过截断与降低引向路基范围外。
4.3改进路基路面结构
国内多次研究防治道路冻害的结构形式，提出了许多结构层，如石灰土与双基层等。现阶段高等级公路一般使用半刚性结构层。将橡胶颗粒加粉煤灰土材料的冷阻层设置在路基中，对地表负温的传递起到阻碍作用，以此预防季节性冻土区道路冻害。
3.3土体水分
土体中的水分是导致冻胀的物理因素，工程实践证明，只有土中水分超过一定界限之后才会产生冻胀，在外界条件相同的情况下，土体含水量越高，其冻胀的程度越严重。自然界中路基的含水程度受到降水、地下水位、地表水流等的影响，地下水位对冻胀的影响尤为强烈，当冻结区附近地下水水位较高，毛细水上升高度能够达到或接近冻结线，冻结区能得到水源的补给时，将会发生比较强烈的冻胀。此外，不同的土质其冻胀敏感性不同，其起始冻胀含水率也不同。
季节性冻土地区土壤冻结深度的研究
季节性冻⼟地区⼟壤冻结深度的研究季节性冻⼟地区⼟壤冻结深度的研究李超刘建军*程建军（⽯河⼦⼤学，新疆⽯河⼦，832000）摘要：季节性冻⼟在新疆分布⼴泛，冰冻期长达3～6个⽉之久。
因此，抗冻设计是⼯程建设中必须重视的问题。
其中冻⼟深度的合理确定是季节冻⼟区防冻设计的主要内容之⼀。
本⽂通过调查研究和理论分析，对影响⼟壤冻结深度的⽓温、地下⽔位、⼟质和含⽔量等因素进⾏了分析探讨，提出了冻⼟深度合理的取值⽅法，为⼯程建设提供有益的参考。
关键词：季节性冻⼟、冻胀破坏、冻⼟深度Research of ground frozen depth in seasonally frozen areasLI Chao1，LIU Jian-jun*，CHENG Jian-jun(1. Shihezi University, Xinjiang Shihezi, 832000 )Abstract: Seasonally frozen ground are widely distributed in Xinjiang with froze-up lasting three to s- ix months. So anti-freeze design must be paid high attention to in engineering constructions. Reson- ably determining freezing depth is one of the main design contents in seasonally frozen regions.Th- rough the investigation study and theoretical analysis, each impact of temperature, water table, soil and water content and other factors on freezing depth is discussed in thisarticle.Reasonable deter- mination method of freezing depth is put forward, which may provide some beneficial reference for engineering construction.Key words:seasonally frozen ground, frost heaving damage, freezing depth1.引⾔冻⼟是在温度下降到0℃或以下时, 含有⽔分的⼟壤呈冻结状态的⼀种现象。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析
交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2019-09-23作者简介：马宁（1990—），男，河北深泽人，从事公路工程建设工作。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析马宁（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北石家庄052560）摘要：在公路的建设与使用过程中，季节性冻土对路基性能产生了较大的影响，威胁公路通行安全。
鉴于此，从翻浆、冻胀两方面分析季节性冻土对路基的影响，并总结了应对路基冻害的方法，包括保温法、土质改善法、路基水分抑制法、优化路基结构等，旨在更有效地防治公路路基冻害，提高公路的路用性能，延长公路的使用寿命。
关键词：季节性冻土；公路工程；路基；冻害中图分类号：U418.53文献标识码：B0引言季节性冻土主要发生在寒冷的北方地区。
在冬季与春季交替时，公路路基土中含有的水分将出现冻融，致使公路路基结构的稳定性降低，导致翻浆、冻胀等病害产生，增大了公路通行的安全风险。
导致路基冻害的因素包括土质、含水量、温度、道路整体结构等。
应采取科学、合理的方法来解决冻害问题，以提升公路路基的稳定性，延长公路的使用寿命。
1季节性冻土导致的公路路基病害1.1翻浆翻浆是指地下水过于饱和并渗透到路面上。
在冬季与春季交替时，翻浆现象较为明显。
由于北方地区在春融期存在早晚温度低、中午温度高的气温特点，使得土壤中的水分进入冻融循环模式，进而破坏道路结构，严重影响道路的质量与使用性能。
季节性冻土主要发生在我国北方地区，且春季该现象较为明显。
翻浆引起的道路凸起一般是由车辆运行轨迹决定的。
高速公路的翻浆现象较为明显时，将威胁车辆的驾驶安全。
1.2冻胀公路路基冻胀的特点主要包括路基变形量过大、纵向断裂、横向不均匀等。
从力学角度分析，冻胀将产生横向挠曲力，且路基中间产生的作用力要明显高于道路两侧。
冻胀现象大多发生在北方地区，其主要影响因素为温度。
高速公路建成后，由于道路结构受到外部环境因素的影响，加大了冻胀产生的几率。
如果高速公路的车流量较大，则路基产生的裂缝更宽，将对高速公路的稳定性造成严重影响。
季节性冻土区铁路路基冻害研究现状
运营管理季节性冻土区铁路路基冻害研究现状朱志有，王磊，刘振奇，李雄锐（中国建筑土木建设有限公司西南分公司，重庆404100）摘要：近年来，我国季节性冻土区铁路路基冻害研究积累了诸多经验，也取得了良好的工程实践效果。
但是，在地质、气候、冻融循环等诸多因素共同影响下，季节性冻土区铁路路基冻害问题仍然突出。
在交通强国、东北老工业基地振兴、西部大开发等新时代战略驱动下，越来越多的铁路工程向季节性冻土区推进，我国铁路网也将进一步完善。
基于现有研究基础及成果，分别从土体路基、涵顶及桥涵过渡段路基、石质路基等方面，讨论季节性冻土区引发路基冻害的主要因素，对在建铁路和既有铁路的路基冻害治理措施研究现状进行分析与总结，并提出有针对性的深化研究建议。
关键词：季节性冻土区；铁路路基；冻害；填料；排水；注浆；地温控制中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）03-0124-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.09.09.0010引言我国多年冻土面积约2.060×106km2，占陆地面积的21.5％；季节性冻土面积约5.137×106km2，占陆地面积的53.5％［1-2］。
在冻结状态下，冻土强度较大、压缩模量高，具有弹性体的工程性质特征；当温度升高时，其冻结状态逐渐消失，土体强度急剧下降，并产生冻土蠕变和流变现象［3］。
在“交通强国”“东北老工业基地振兴”“西部大开发”等新时代战略驱动下，我国冻土区铁路网进一步完善。
但是，冻土地区特有的地理位置、气候特征及地质条件等因素，导致了基础设施建设过程中的诸多问题，铁路路基冻害就是其中一项较严重的问题。
由于季节性冻土区冬季温度低、夏季温度高，土体常年处于冻融循环过程中，导致该类土体在不同季节其结构受力存在极大差异。
同时，土体冻融循环还可能造成土体出现塌陷及鼓包现象，导致季节性冻土区常出现路基冻害。
冻土区道路施工技术研究
冻土区道路施工技术研究北方冻土区是指寒冷地区，土壤温度大部分时间都在0℃以下，形成的土壤称为冻土。
在这样的环境下，建设道路成为一项具有极高技术难度的工程。
由于道路建设对当地交通、经济和社会发展具有极其重要的意义，所以如何科学地施工是一个非常重要的问题。
本文对于冻土区道路施工技术的研究进行了探讨。
一、冻土区道路施工的特点冻土区道路施工具有以下几个特点：1. 土壤结构脆弱冻土颗粒大小差异较大，质地松散，受到外力影响容易破碎。
在施工过程中，可能会因为成型力度不够、材料不匹配等原因导致土壤破坏，影响道路的建设进程。
2. 土壤含水量高冻土含水量较高，施工过程中如果没有采取防水措施，容易造成路面的渗透，影响道路的使用寿命。
3. 季节限制强由于寒冷条件，施工季节很短，且施工季节的窗口期非常有限，因此需要在有限的时间内完成道路建设，以保证道路作用的正常发挥。
4. 基础稳定性差建设道路需要开挖基础，但是在冻土区由于土壤稳定性差，开挖深度不宜过深，否则容易导致路基塌陷，对道路质量产生不良影响。
二、冻土区道路施工技术研究1. 注浆灌浆法注浆灌浆法，主要是通过在土中注入湿性液体，改变土体力学特性，增加土体的强度和稳定性。
对于冻土区，可以利用注浆灌浆法加强路基的稳定性，提高道路质量。
与养护期间重新加固相比，注浆灌浆法的优点在于可以提高道路的生命期。
2. 稳定砂墙技术稳定砂墙技术是一种注入水泥、沙子和水进行振动加压固结的壁体，可以提高土壤的强度和稳定性，适用于冻土区道路边坡处理。
稳定砂墙技术可以提高边坡在斜坡条件下的稳定性，并且可以通过减少泥土的流失来增加边坡的生命周期。
3. 防水措施冻土区道路施工需要进行防水措施，以防止水分进入路基。
常用的防水措施包括：铺设防水层、强制排水、使用渗透地基加固等。
对于高程较低的道路，在防水层充分夯实的情况下，可以采用开挖式排水，提供道路的自然排水通道。
4. 微地形调整堆积法微地形调整堆积法是将冻土区的路堤高度与路基下表面进行微调，以适应复杂地形的要求。
季冻区道路冻胀与翻浆机理及防治研究
季冻区道路冻胀与翻浆机理及防治研究摘要：在季节性冻土地区，由于冻土融化导致路基冻胀与翻浆现象的出现，从而使得路基出现不均匀沉降或路面开裂，为车辆的正常行驶带来了安全隐患。
文章介绍了公路路基冻胀与翻浆的现象产生的原因，对其影响因素进行了重点分析，最后提出了相应发防治措施，同时，结合工程实际，对其采取了有效的防治措施，效果明显，收到了良好经济效益和社会效益。
关键词：公路路基，冻胀，翻浆，成因，防治措施一、公路路基冻胀与翻浆成因在季节性冻土地区低温作用下，水泥道路的路基路面中所饱含的水分因为毛细作用从下部向上凝聚，在路基的顶部发生结晶作用，结晶完成后在低温的作用下开始产生冻结现象，此时，因为在低温区存在自由水，自由水也向冻结区域定向移动，导致结晶体加速生长。
在形成的结晶体的四周，土壤颗粒为了平衡四周压力和冰晶体水膜的吸附力，便从周围为发生冻结的土壤中吸引水分子向其靠拢，在此作用下，冰晶体再次得以生长，冻结形成大的冰透镜体。
因为在路基土的冻结过程中形成的冰晶体排斥其他溶质，其中包括路基土中的极小土颗粒，这就导致土壤颗粒在冻结过程中，产生向冻结面前缘的移动现象，加上行车荷载的作用，从而导致翻浆现象的出现。
二、路基冻胀和翻浆的影响因素冻胀和翻浆的影响因素基本一致，基本都是温度、水、土、路面和行车载荷的共同作用。
而在翻浆的影响因素中，行车荷载的作用性至关重要，道路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的，在其它条件相同时，交通量越大，车辆越重，翻浆也会越多，越严重。
1、路基的含水率路基中的自由水是路基产生融沉病害和冻胀病害的关键因素。
冻胀、融沉的本质是路基土中的自由水在路基中变化、迁移的过程。
冻胀量的基础是路基土中自由水的含量以及土壤中自由水的补给量。
当路基土中的含水量较高时，春季回暖产生的融沉现象就越明显，对路基路面的破坏作用也就越明显，造成对公路的破坏也就越严重，路面功能正常发挥受阻。
当路基中的土壤处于干燥状态时，路基土中的水分也会发生迁移，但是发生迁移的方式得以改变，主要是水汽扩散的形式进行迁移。
季节性冻土地区路基冻结深度试验研究_张聪颖
本文依托哈齐客运专线路基试验段，通过一个冻 融周期的冻胀和温度监测，对比天然地基、粗颗粒填料 填筑路堤及铺设保温板的路基的冻结深度及冻胀变形 情况，分析冻结深度与路基结构、冻结指数的关系，探 讨合理的防冻路基结构形式。
1 监测系统
1. 1 温度监测 为观测温度分布及发展状况，在不同位置及深度
安装温度 传 感 器，其 深 度 分 别 为 路 基 或 地 基 表 面 下 0. 2 m，0. 6 m，0. 8 m，1. 0 m，1. 2 m，1. 6 m，1. 7 m 至 4. 1 m 共计 20 个温度计。
温度传感器测温精度为 0. 1 ℃ 。 1. 2 变形监测
Abstract： Where ballastless track is constructed in the area with seasonal frozen soil，the embankment deformation control is a prominent problem． The test of subgrade filled with coarse grain soil and the test of temperature and deformation of the natural foundation and insulated embankment are conducted to determine the relationship between different soil frozen index and frozen depth． Test results show that
季节冻土区道路冻害破坏特征及环境影响因素研究
季节冻土区道路冻害破坏特征及环境影响因素研究季节冻土区道路冻害破坏特征及环境影响因素研究随着交通网络的不断完善，越来越多的道路被延伸到季节冻土区。
然而，季节冻土区道路却常常遭受到冻害的破坏，给交通运输带来了很大的困扰。
为了有效应对道路冻害问题，我们有必要了解季节冻土区道路冻害的破坏特征及其环境影响因素。
本文旨在探讨这一问题。
季节冻土区道路冻害的破坏特征主要表现在以下几个方面。
首先，路面冻胀破坏是最常见的一种冻害形式。
当路面上的水分在寒冷季节渗入地面并结冰时，冻胀就会产生。
这会导致路面凹凸不平，甚至形成坑洼，严重影响交通安全。
其次，随着冻土的融化，路基、路堤等地基结构往往会发生沉陷，破坏道路的平整度。
此外，由于冻土融化造成的土质松动和渗透性增加，还会引发路基、路堤等地基结构土体的液化现象，导致路基严重变形，丧失路基承载能力。
最后，季节冻土区道路还容易受到降雪、降雨等气候因素的影响，降雪、降雨在冻结季节会增加路面结冰的可能性。
季节冻土区道路冻害的环境影响因素主要包括以下几个方面。
首先，气候条件是影响季节冻土区道路冻害的重要因素之一。
低温、多雨、多雪的气候条件容易导致路面结冰、冻胀等破坏现象的发生。
其次，地质条件也对道路冻害产生重要影响。
地质条件包括土壤类型、土层结构等因素，这些都会影响土壤的渗透性、稳定性等性质，进而影响道路的抗冻能力。
再次，道路的设计、施工质量以及维护保养水平也会直接影响道路的抗冻能力。
合理的设计、施工以及定期维护保养，能够减少道路冻害的发生。
此外，道路交通量也是影响道路冻害的重要因素之一。
交通量的增加会造成道路复杂的应力状态，加剧了道路结构的破坏。
鉴于季节冻土区道路冻害的特征及其环境影响因素，我们可以采取一系列措施来减少道路冻害的发生。
首先，应对气候条件，可以加强降雪降雨等预警措施，及时采取清雪、融雪等措施，减少路面结冰的可能性。
其次，应加强对道路地质条件的调查和评价，合理选址并采取相应措施增强道路的抗冻能力。
季节性冻土地区公路路面抗冻设计分析
季节性冻土地区公路路面抗冻设计分析【摘要】季节性冻土地区冬季公路因路基冻胀使路面形成不均匀的突起，让引起路面开裂，造成行车舒适度和路面使用性能降低，因此，开展季节性冻土地区公路路面抗冻设计的研究是很有必要的。
本文主要是在总结了他人研究成果的基础上，对季节性冻土地区公路路面抗冻设计的相关内容做了分析。
【关键字】季节性冻土；公路路面；抗冻；冻深季节性冻土地区的公路路面抗冻是一个世界性的话题，很多国家在上世纪初就开始了此方面的研究，我国对季节性冻土地区公路抗冻设计的研究起步较晚，但经过半个多世纪的努力，也有了相应的成果，提出了影响大地冻深的因素、起始冻胀含水量和冻胀系数、土的冻胀影响因素、抗冻垫层厚度计算方法等，解决了部分地区冻胀翻浆的问题。
推动了我国有季节性冻土地区的公路事业的发展。
1、公路冻区的影响不同的季节性冻土地区的冰冻深浅不同，对公路路基、路面及桥涵所造成的严重程度不一，国内已经对全国大部分的季节性冻土地区进行了道路冻区区划，设计人员可以根据不同冻区的道路进行相应的抗冻设计。
国内按冻结指数对公路冻区进行一级区划，并遵照潮湿系数对冻深的影响进行二级区划。
2、大地冻深的影响公路抗冻设计依照于公路冻深的断定，而公路冻深是根据公路所在范围的大地冻深，并也考虑公路建筑材料热物性系数、干湿状况及公路的断面形式处理得出的。
大地冻深与3个因素有关。
①土质的含水量。
因为土质的热容比水小，热容大水相变成冰时所放出的热量大，因此，对于含水量小的土质冻深大，即冻深与潮湿系数有关；②冻结指数。
冻结指数越小，冻深越小。
冻结指数是冻结的外部影响因素。
③土质类别。
不同土质的导热系数是不同的，比如：砂土的导热系数较大，粘土的导热系数相对就较小，对于导热系数越大的土质冻深越大，每个地区的土质都是曾在差异的，因此冻深计算也存在地区系数，对于系数的确定，与所在地区纬度和海拔高度及土质类别有关。
3、路面在冻胀力作用下的抗冻设计季节性冻土地区公路冻胀是冻害形成最关键的原因，冻胀对路面的毁坏作用关键在于不匀称冻胀引起的，由于一般情况下路基并不是一个均质受冻体。
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季节性冻土地区道路冻深的研究
发表时间：2017-07-14T16:04:09.723Z 来源：《基层建设》2017年第8期作者：高春元[导读] 摘要：冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。
根据察格高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料，对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比，并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨。
青海一达交通科技有限公司青海西宁 810000 摘要：冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。
根据察格高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料，对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比，并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨。
关键词：季节性冻土；道路；冻深
季节性冻土是指冬季冻结而春夏融化的土层，受季节气候影响明显。
我国季节性冻土面积约为514万km2，占国土面积的53.5%。
季节性冻土的冻胀和融沉作用对工程影响非常大，冻结时地层承载力大，解冻时融陷强度低。
因此在季节性冻土地区进行公路、铁路建设时需严格考虑季节性冻土对工程的影响并采取适当的防范措施以保证冻土路基的稳定性。
土体的冻胀将造成公路、铁路线路不平整，甚至影响行车安全，所以设计冻深的合理确定是保证冻土路基稳定的前提。
土的冻结深度是冻结能力的体现，也是决定各种冻土地区工程防冻胀处理措施的主要指标。
1 设计冻深常用计算方法
1. 1 改进的斯蒂芬公式法
斯蒂芬公式是目前广泛应用的冻深计算公式，是基于冻深与气温之间相互关系得到的。
最初始的斯蒂芬公式考虑因素过于简单，使得冻深计算精度误差较大，后经多年实践研究，对公式中热量进行修正，提出了改进的斯蒂芬公式：
2.1 气温
在建立气温与冻深的经验关系时，为了能够较真实地反映气温对冻深的影响，通常引入空气冻结指数Tkd的概念，用空气冻结指数代替气温变量，建立空气冻结指数与冻深的关系空气冻结指数是指某地在冻结期间的日平均气温tkd累积值的绝对值，冻结期为从本年度入冬时月平均气温在零下那一个月开始到来年初春月平均气温在零上那一月终止的一段时间，日平均气温为每天2点、8点、14点和20点四个时刻气温的平均值。
冻结指数Tkd可用下式表示：
空气冻结指数Tkd=冻结期日平均气温tkd的绝对值
气温不仅影响冻深值大小，而且还影响最大冻深出现的时间。
2.2 土质和含水量对冻深的影响
路基土对冻深的影响有两方面，一是土质，二是含水量。
不同的土质具有不同的导热系数。
一般而言，黏土导热系数小。
沙土的导热系数大。
用导热系数大的土质作为路基填土，其冻深必然大，反之，用导热系数小的材料作为路基填土，其冻深必然小。
另外，热容也是影响冻深的重要因素。
热容大，单位重量的材料每降低一度所放出的热量大。
因此，热容大的材料不利于冻深的增加。
水的热容大，相变成冰放热多，加上土体中水分的迁移作用，因此在同等条件下。
含水量大的路基土冻结深度小。
3 道路冻害的防治
3.1 强夯加固地基
强夯的夯击能作用于地基土表面，并以波的形式将能量传向土体，在瞬间可将土体压缩数厘米或数十厘米。
在强夯法处理后，地基土的性质将有很大改善，并表现出密实度提高、含水量降低、渗透性降低、降低地下水位、构成地下隔水板、减小地基土的冻胀率等特点。
青海海西地区道路的工程实践表明，强夯法加固后，地基土的含水率、孔隙比、液化指数降低，容重提高，随之压缩模量及承载力大幅度提高。
3.2 风积砂垫层
国内外的工程实践表明，用较纯净的沙砾或中、粗砂换填季节性冻上，是获得削减地基土冻害的理想方法之一。
青海海西地区属沙漠地区，这为海西地区的道路建设提供了丰富的抗冻建材。
如果这种风积砂用作地基土的换填材料，将能够有效的防止、防治道路的各种冻害。
4 总结
针对季节性冻风积土的地质，开展防治风积土冻害的模拟现场实验室内试验，找出冻害的产生病因，采用各种有效的措施进行防治。
从本研究结果看，现有间接估计道路冻深的一些方法值得商榷和改进。
例如。
根据冻结指数与冻深正相关的变化关系，显然使用某一时期的冻结指数最大值估计设计冻深比较安全，而不应使用这一时期的平均值。
参考文献：
[1] 公路沥青路面设计规范(JTJ014—97)[S]. 北京:人民交通出版社, 1997,29～103
[2] 盛岱超, 张升. 高速列车与路基冻胀相互作用机理[J]. 岩土工程学报, 2013(35).
[3] 徐斅祖, 王家澄, 张立新. 冻土物理学[M]. 北京: 科学出版社, 2010．。