冻土路基病害成因及处理
多年冻土地区公路主要病害分析
![多年冻土地区公路主要病害分析](https://img.taocdn.com/s3/m/aefd2f07c950ad02de80d4d8d15abe23482f03f8.png)
一、坑洞坑洞是指道路表面出现的凹陷或塌陷现象。
多年冻土地区的坑洞主要由以下因素引起:1.冻胀与融化:多年冻土地区冬季气温较低,道路上的积雪和路面积水在融化时会产生胀冻作用,导致路面下部土体体积的不断变化,最终导致道路表层形成坑洞。
2.土壤融解和保水性差:由于多年冻土地区温度较低,土壤中的冻结水分难以完全融化,导致道路底部土体的水分排不出去,进而导致路面在压力下发生沉降,形成坑洞。
3.交通荷载:尤其是重型车辆的频繁行驶与变向,会导致路面结构层破坏和土体变形,进而产生坑洞。
坑洞给行车带来不便,严重时会导致交通事故发生。
修复坑洞需要填补空洞,常用的方法是在洞内填充砾石、碎石或混凝土修补,再进行压实处理。
二、冻胀冻胀是指土壤冻结过程中体积因冻结膨胀而引起的强度改变和变形现象。
多年冻土地区的公路冻胀主要由以下因素引起:1.冬季低温:多年冻土地区的冬季气温较低,土壤中的水分在冻结过程中膨胀,导致土壤中的冻胀力增大。
2.冻融循环:多年冻土地区的公路面临着四季冻融循环,土壤在经历多次冻结和融化过程后,容易形成空隙和裂缝,进而引发冻胀作用。
3.土壤成分和含水率:多年冻土地区的土壤通常含有较多的冻结水分,其中含水率高的黏质土和含冰含量高的土壤更容易发生冻胀。
冻胀对公路的影响主要表现为路面隆起、龟裂、破碎和下陷等问题。
为了防止冻胀对公路造成损害,可以采取以下措施:加装排水设施,确保路基排水通畅;控制含水率,通过合理的排水和防渗措施降低冻结水分的影响;加强路面结构的抗冻性能。
除了上述病害,多年冻土地区的公路还会面临其他问题,如路基塌陷、路肩塌陷、路基侧滑等。
这些问题主要与土壤的冻融性质、交通荷载、排水状况和公路设计等有关。
在公路建设中,应充分考虑多年冻土地区的特殊环境和土壤条件,采取科学合理的工程措施,提高公路的抗冻性能和承载能力,确保公路的安全和稳定性。
道路冻害的形成原因及防治措施
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道路冻害的形成原因及防治措施【摘要】为了防止冻胀现象所引起的道路破坏,首先需要了解冻胀发生的机理。
对引起道路冻害的因素主要为土质、冰冻温度、水源等要进行研究,提出相应的防止措施。
【关键词】道路冻害;原因;防治所谓的道路冻胀,主要是冬季在路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的霜柱,使路面产生隆起的一种现象。
1.道路冻害形成的原因路面冻胀是由于冻胀作用造成的路面破坏,主要由于路面产生了冻胀变形,如果路面受到均匀冻胀,则冻胀的本身不能引起多大的害处,可是由于土的密实度和含水量的不同,及其它原因引起的冻胀,常常是不均匀的。
在不均匀的冻胀力作用下,路面遭受到的破坏可能性是最大的。
冻胀初期路面和基础遭到严重的冰冻,因而产生了不同程度的冻胀抬高,使得路面产生裂缝,如果是混凝土路面还会产生错台。
通常在路面中央冻胀变形量最大,因而在道路中线上出现较大裂缝。
春融期,路基土中由霜柱构成的冰层从上部向下开始融化,其附近的土层处于饱和状态。
特别是融解的水被未解冻的土层阻挡停留在保持冻结的土层上,很难向下渗透,土的密实度减小,因而这部分土基的承载能力明显降低。
这种现象称为融沉。
如果道路处于这种状态,当大量的重车通过时,沥青混凝土面层或者水泥混凝土板下表面的拉应力增大,土基表面的垂直变形也要增加,当超过其极限值时,在轮迹处产生网状裂缝,随之路面下沉,遭到破坏。
特别是由冰冻敏感材料组成的土基,在行车荷载的反复作用下,路面下的土基饱水,形成稀泥状态,并从路面的边缘和裂缝中挤出,即所谓的翻浆现象。
2.防治措施2.1改善路基土体的陛质2.1.1换土采用水稳定性好、冰冻稳定性好、强度高的粗颗粒土换填路基上部,可以提高土基的强度和稳定睦。
换土层的厚度的确定—般可根据地区隋况、公路等级、行车要求以及换填材料等因素确定换土厚度。
—些地区的经验认为,在路基上部换填60~80cm厚的粗粒土,路基可以基本稳定。
换土厚度也可以根据强度要求,按路面结构层的厚度的计算方法计算确定。
多年冻土路基病害与整治
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多年冻土路基病害与整治1、研究背景及内容全球多年冻土的分布面积约占陆地面积的23%,主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地,其中我国的多年冻土分布面积高达215万km2,约占世界多年冻土分布面积的10%,占我国国土面积的22.4%,是世界上第三大冻土大国,而我国的多年冻土主要分布在青藏高原、大小兴安岭、祁连山、天山和阿尔泰山等高山、高纬度地区。
多年冻土是一种特殊土类。
其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
常规土类性质主要受颗粒的矿物和机械成分、密度和含水量控制,多半表现为静态特性。
多年冻土的性质除受上述因素控制以外,同时它的性质随温度和时间都在变化,表现为动态特性。
所以,冻土是一处对温度十分敏感且性质不稳定的土体。
随着全球气候的逐渐变暖和人类活动加强,多年冻土上限呈现出下降的趋势,多年冻土也在不断退化,对路基路面的稳定也造成了极大威胁。
关键的是冻土在冻结、融化时具有特殊的物理、力学性质变化。
土壤冻结时最重要的物理过程是水分的迁移和重分布,而冻土融化时最重要的是物理力学变化是结构、强度的急剧衰减。
从而在冻融循环中不断地改变着土层的形态结构和物理力学性质,导致工程建筑物基础的反复变化与破坏。
在大多数情况下,病害的发生发展过程与变化结果具有单向、不可逆的规律。
冻土地区筑路工作中的问题除了一般寒区道路中常见的路基冻胀、翻浆路面冻融松散低温开裂外,还有冻土地区特有的道路病害——路基热融沉降、边坡热融滑塌。
2、多年冻土路基病害2.1 热融沉降(陷)因气候转暖,或森林砍伐与火灾,或修建工程构、建筑物,特别是采暖型的建筑,破坏了原来地面的植被和热力动态,使其冻结与融化深度加大。
导致地下冰或富冰土层融化,于是在上覆土层自重及建筑物荷载作用下,地基土便出现沉降或深陷现象,从而使建筑物无法正常运行,甚至破坏。
这是多年冻土区各种建筑物遭受冻害的主要原因。
2.2 融冻滑塌在地下冰发育的斜坡上,由于路堑工程或挖方取土,或河流侵蚀坡脚,使地下冰层或富冰土层外露,而不断融化,造成上覆植被或土层失去支撑而不断下滑。
冻土路基病害类型成因及防治综合措施
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冻土路基病害类型成因及防治措施一、病害类型1、冻胀冻胀是由于土中水旳冻结和冰体(特别是凸镜状冰体)旳增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起旳作用。
冻胀一般会导致地面发生变形,形成冻胀垄岗。
冻胀旳因素涉及土中原有旳水结冰体积膨胀;同步也涉及土冻结过程中下部未冻结土中旳水分迁移并向冻结面富集,水分相对集中,水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层,使土体积膨胀。
冻胀是冻土区筑路时需要考虑旳另一种重要问题。
一般状况下,在低温冻土区,活动层厚度一般较小,且存在双向冻结,冻结速度较快,故冻胀相对较轻。
而在高温冻土区,活动层厚度一般较大,冻结速度也较低,如存在粉质土和足够旳水分则冻胀严重。
冻胀形成机理当路基表面旳土开始冻结时,土孔隙内旳自由水在0℃时一方面冻结,形成冰晶体。
当温度继续下降时,与冰晶体接触旳薄膜水受冰旳结晶力作用,迁移到冰晶体上面冻结,使得与冰晶体接触旳土粒上旳水膜变薄,破坏了本来旳吸附平衡状态,土粒旳分子引力有剩余,就要从下面水膜较厚旳土粒吸引水分子。
同步,当水膜变薄时,薄膜水内旳离子浓度增长,产生了渗入压力差。
在土粒分子引力与渗入压力差旳共同作用下,薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处迁移,并逐级向下传递。
在温度为0℃--5℃旳条件下,当未冻区有充足旳水源供应时,水分发生持续向冻结线旳迁移,使路基上部大量聚冰。
当冻结线在某一深度停留时间较长,水分有较多旳迁移时间,且水源供应充足时,也许在该深度处形成明显旳聚冰层;当冻结速度较快,每一深度处水分迁移旳时间短,聚冰少且均匀分布,也许不形成明显旳聚冰层。
冻胀旳评价指标(1)总冻胀路面全宽内旳平均冻胀值称为总冻胀。
在寒冷地区内地下水位高旳地段,使用强冻胀性土旳路基,冻胀可达15-20cm。
(2)不均匀冻胀当路基土不均匀或压实不均匀或供水不均匀时,都也许导致冬季聚冰旳不均匀,从而形成不均匀冻胀。
不均匀冻胀是总冻胀旳一部分,但可使柔性路面不均匀隆起或开裂,可使刚性路面发生错缝或断板。
高原冻土地区路基病害防治措施研究
![高原冻土地区路基病害防治措施研究](https://img.taocdn.com/s3/m/62d40293d0f34693daef5ef7ba0d4a7302766c22.png)
高原冻土地区路基病害防治措施研究高原冻土地区路基病害防治措施研究高原冻土地区作为特殊的工程环境,路基病害防治工作面临着诸多挑战。
而有效地防治路基病害对于保障交通运输安全以及推动区域经济发展具有重要意义。
本文将从病害类型、成因分析以及防治措施三个方面,对高原冻土地区路基病害的防治进行全面探讨,以期为相关工程提供指导和参考。
一、病害类型在高原冻土地区,路基病害主要表现为冻融破坏、塌陷沉降和冻胀破坏三种类型。
1. 冻融破坏:冬季,路基中的冻土会融化并形成水分。
当水分遇到气温下降后再次凝结时,会引起路基的冻融破坏。
2. 塌陷沉降:由于高原冻土区具有较大的融冻指数,路基中的冻土容易因为压实度不高、土结构变化等原因而发生塌陷和沉降。
3. 冻胀破坏:在高原冻土地区,冻土地质的冻胀性是造成路基破坏的主要原因之一。
当土壤中的冻结水遇到气温升高时,会膨胀并对路基产生较大压力。
二、成因分析高原冻土地区路基病害的成因主要有以下几个方面:1. 水分变化:冻土地质的特点是含有大量的冻结水,而水分的变化是引发路基病害的重要原因之一。
2. 温度变化:高原冻土地区的气温变化较大,冬季极冷,夏季较热,这种温度变化也会对路基造成不利影响。
3. 工程施工:不合理的施工方法和强度不足的路基设计也是引发病害的原因之一。
三、防治措施为了有效地防治高原冻土地区路基病害,需要采取以下一些措施:1. 路基加固:选用适宜的材料,采用适当的施工方法,提高路基的强度和稳定性,减少塌陷和沉降的发生。
2. 排水系统:在路基设计时,合理设置排水系统,保证冻融水及时排除,减少冻融破坏。
3. 热稳定措施:针对高原冻土地区的冻胀破坏,可以采用热稳定措施,如加温、加热、覆冰等方法来减少冻胀破坏。
4. 生态保护:在工程施工过程中,要重视生态环境保护,合理利用当地资源,减少对冻土地质的破坏。
总之,高原冻土地区路基病害的防治是一个复杂而重要的问题,需要综合考虑病害类型、成因分析以及相应的防治措施。
冻土地区路基病害与防治措施
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图9-5 填方压住含水层露头
地表水类翻浆病害
由于降雨、灌溉等使路基两旁积水,而又不能及时排出(图 9-6),渗水使路基含水量增加,又由于冻结过程中的水分迁 移作用,使路面下土层含水量增加,春季融化时产生翻浆; 由于养护不良、路基边沟堵塞、路面出现车辙、局部洼坑、 两侧路肩高于路面等情况使路面或边沟长期积水,渗入路基 后使土体含水量增大,春季将引起局部翻浆。
冻土地区路基病害与防治措施
热融湖塘
冻土地区路基病害与防治措施
➢ 其他不良工程地质现象
1、多年冻土特别是高含冰量冻土对地表的扰动十分敏感,冻 土区植被一旦被破坏后恢复缓慢,将引起多年冻土重大的不可 逆的变化,产生严重的后果。因此在冻土区筑路要特别注意保 护环境,特别是路基下保存植被。 2、冰(水)害,是寒冷及严寒地区特有的路基病害,在严寒 的多年冻土地区则更为严重。冰(水)害主要是指路堤上方有 露出地表的泉水,或开挖路堑后地下水自边坡流出,在隆冬季 节随流随冻,形成积冰掩埋路基面或边坡挂冰、路堑内积冰等 病害。
冻土地区路基病害与防治措施
4、冻土区路基病害成因
道路翻浆成因:形成冻胀的路基到了春季(有的地区延至夏 季),气温逐渐回升,路基上层的土首先融化,上层土基的含 水量增大,强度很快降低,以至失去承载能力,在行车作用下 形成翻浆病害。
冻土地区路基病害与防治措施
5、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素
土质、水、温度与路面是影响冻胀和翻浆病害的四个主要因素,此 外,还受行车荷载因素的影响。基本条件是土质、温度和水。 1.土质:①粉性土具有最强的冻胀性,最容易形成翻浆。这种土的 毛细水上升较高且快,在负温度作用下水分易于迁移,如水源供给 充足可形成特别严重的冻胀,在春融时承载能力急剧下降易于形成 翻浆。②黏性土的毛细水上升虽高,但速度慢,只在水源供给充足 且冻结速度缓慢的情况下,才能形成比较严重的冻胀和翻浆。 ③ 粉性土和黏性土含有较多腐殖质和易溶盐时,则更易形成冻胀和翻 浆。④粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆,但当粗粒土中粉 黏粒含量超过一定量以后,冻胀性明显增加,也能形成冻胀和翻浆。 2.水:冻胀与翻浆的过程,实质上就是水在路基中迁移、相变的过 程。路基附近的地表积水及浅的地下水,能提供充足的水源,是形 成冻胀与翻浆的重要条件。秋雨及灌溉会使路基土的含水量增加, 使冻地土地区下路基水病害与位防治升措施高,从而促成冻胀与翻浆的形成。
冻土路基病害成因及处理
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冻土路基病害成因及处理摘要:随着我国公路建设事业的不断推进,寒地冻土区域的公路建设事业也取得了蓬勃的发展。
从已建成的公路、铁路等交通基础设施运营效果看,多年冻土工程建设面临着许多新的问题。
尤其在高温冻土区,如何在解决冻土路基热稳定性的前提下,保持路基工程的长期稳定性问题,是目前冻土区道路工程研究的重要课题之一。
本文首先分析了冻土路基病害的形成机理和冻土工程地质特性,然后重点探讨了冻土路基病害的主要类型及成因,最后详细阐述了冻土路基病害的治理措施。
关键词:冻土;路基;病害;冻胀翻浆;排水Abstra ct: as China’s highway construction business, the continuous progress of the cold permafrost area highway construction business has made rapid development. From the completed highway, railway and other transportation infrastructure operation effect look, permafrost engineering construction is faced with many new problems. Especially in the high temperature permafrost region, and how to solve the frozen soil subgrade under the premise of thermal stability, maintain the long-term stability of the subgrade engineering, is the permafrost region road engineering research one of the important issues. This paper first analyzes the permafrost roadbed disease formation mechanism and frozen soil engineering geological characteristics, and then probes into the frozen soil roadbed disease of the main types and causes, and finally elaborated on frozen soil roadbed disease control measures.Keywords: frozen soil; Subgrade; Disease; Frost heave pumping; drainage一、冻土路基病害的形成机理冻土是一种特殊土类,其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
冻土路基病害分析及应对措施探讨
![冻土路基病害分析及应对措施探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/91bafd3b3169a4517723a3f3.png)
冻土路基病害分析及应对措施探讨摘要针对在高海拔地区进行道路施工时,冻土问题一直是施工难点。
鉴于此,本文结合笔者工程实践经验,针对冻土地区的两种公路路基病害(冻胀和翻浆)进行深入探讨,同时就该路基病害提出合理有效的解决措施,旨在能为类似工程施工提供参考借鉴。
关键词冻土地区;路基施工;冻胀和翻浆;解决措施1冻土地区的路基病害分析1)冻胀。
在有冻胀性土的路段,在冬季负气温作用下,当有水分供给时,水分连续地向上聚流,并在路基的顶部形成冰透镜体和冰夹层,从而引起路面不均匀隆起,致使柔性路面开裂,刚性路面折断或错逢的现象称冻胀。
冻胀性土的分类,通常是在土质分类的基础上,按强弱登记可将冻胀性土分为以下4类:轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。
2)翻浆:在有冻胀性土的路段,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流、冻结成冰,致使在春融期间地基中的土含水过多,路基强度急剧下降,在行车荷载的作用下路面发生裂缝、鼓包、冒泥等现象称为翻浆。
翻浆分类,根据水分来源导致的翻浆可将其分为以下5类:地面水类、地下水类、气态水类、土体水类、混合水类。
根据翻浆高峰时的路面变形程度,可将翻浆路段分为3级:轻型、中型、重型。
2冻胀与翻浆影响因素分析1)土质因素。
土质可分为粉质土、粉质粘土、砂质土;其中粉质土具有很强的冻胀性,非常容易形成翻浆。
这种类型的土的毛细水上升速度较快且上升水位较高,在负温度的作用下水分容易迁移,若在水源供给充足的情况下能形成特别严重的冻胀,而且在春融时期由于承载能力的急剧下降,也特别容易形成翻浆。
粉质粘土的毛细水上升虽高,但速度慢,在水源供给充足且冻结速度较慢的情况下,才会形成比较严重的冻胀和翻浆。
当粉质土和粉质粘土含有较多的易溶盐和较多的腐植质时,更易形成冻胀和翻浆。
般情况下砂质土不易形成冻胀和翻浆,因其毛细水聚冰少、上升高度小,且在水分充足时也能保持一定的强度,但若砂质土中粉粘粒含量较多时,也能形成冻胀和翻浆。
2)温度。
冻土地区公路的病害特征及防治措施
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冻土地区公路的病害特征及防治措施冻土地区公路的病害特征及防治措施是非常重要的,只有了解每个细节才能更好的解决实际问题,在处理的时候要注重结合实际。
本店铺本店铺就冻土地区公路的病害特征及防治措施和大家说明一下。
1、冻土地区公路的病害特征及原因分析1.1翻浆在高寒冻土地区,由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分,且土质状态不好,到春暖化冻时水分不能及时排出,从而造成土基软弱,强度降低。
在车辆荷载的作用下,路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象,称为翻浆。
1.2冻胀高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶,生成各种形状的冰侵人体而导致土体积的增大。
其主要表现是土层表面不均匀的升高。
冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力(分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力)。
冻胀本身不仅引起道路破坏,还可引起桥梁、涵洞基础的冻害,特别对早期所修建的尤为突出。
主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起,融化下沉,台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝,甚至墩(台)基础整体上抬或倾斜。
涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉,端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
1.3融沉在多年冻土地区,由于地下冰层埋藏较浅,在施工及运营过程中各种因素使多年冻土局部融化,上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,从而造成路基严重变形。
主要表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡溜塌等。
融沉病害多发生在低路堤地段。
1.4其他病害除了以上几种常见冻害外,还有冰丘、冰锥、延流冰等,也容易使路面产生纵向裂缝、横向裂缝网裂等。
2、试验路铺筑及观测情况为了限制公路各类冻害的发生,并了解不同性质的路面路基填料、路基高度对基底多年冻土温度变化规律的影响,从而取得冻土温度及筑路材料的热物性和路基形状、气候条件等因素之间的内在规律,确保冻土地区筑路的稳定,在两个冻土研究项目上都做了一定长度的试验路段。
2.1301国道甘一博段的试验路在交通部科研“八五”行业联合攻关项目“30l国道沿线岛状冻土地区路基路面稳定性研究”中,其在30l国道甘一博段的施工桩号k140十400~k140十800、k158十900~kl59十400,kl80十400~k18l十300三个段落上铺设试验路。
冻土路基线路的主要病害分析和整治措施
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冻土路基线路的主要病害分析和整治措施【摘要】在寒冷地区路基的冻害情况较为严重,对安全行驶造成了一定的隐患。
本文对冻土路基的病害和设计、整治措施进行分析,以供参考。
【关键词】冻土;路基;病害;设计;防治一、前言我国冻土面积广大,冻土区域的路基冻害较为严重,而且发生在路基的表层。
做好冻土路基的控制,有效降低冻害发生对于保证行车安全意义重大。
二、主要病害分析1、融沉融沉是多年冻土地区线路主要病害之一,一般多发生在含水大的黏性土及湿地含水量较大地带。
当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化不能保持平衡,冻土覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。
具体表现为:路基下沉、路堤向阳侧路肩及边坡开裂、滑塌、路堑边坡滑塌等。
融沉的特点是路基道床涨起,线路高低不平。
2、冻胀冻胀是冻土地段线路特有的主要病害之一,冻胀产生的原因主要有几个方面:(1)路基基床表面不平整,未按设计坡率刷坡。
造成积水冻结膨胀形成冻胀病害,其最大量有50mm,一般在30mm~40mm,多在25mm以下。
冻胀形成时间从10月到次年3月末,之后便趋于稳定,冻胀产生厚度在线路道床及基床表面往下2m~3m左右。
(2)道床道碴或混砂道床垫层不洁,污染严重,混入杂物较多,遇积水后产生冻胀。
当含泥量为20%~50%时,冻胀量可达到15mm~25mm左右。
道床冻胀时间从10月到次年3月末,之后基本趋于稳定。
(3)地表水或地下水、浅层水或湿地地段对路基上的不均匀浸湿,造成路基下沉,使线路形成长漫坑。
(4)路堤填土不均匀、压实度不符合标准及路堑基底土质差异,造成了路基土体性质及结构不同及变化,从而形成不同程度的线路冻胀病害。
(5)路基不同朝向形成的不均匀冻胀,如线路走向为东西向时,路基有向阳坡面和背阴坡面,使路基填土的冬季含水量和冻结深度发生差异,其结果是出现单侧冻胀。
共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究
![共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究](https://img.taocdn.com/s3/m/cc52b2220a1c59eef8c75fbfc77da26925c59690.png)
共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究一、引言共玉高速公路是我国西北地区的一条重要交通干线,连接了甘肃省共和县和宁夏回族自治区玉泉区。
作为典型的多年冻土地区,该地区的冻融循环严重影响了路基的稳定性和安全性。
为了保障该高速公路的正常运行,必须对路基病害进行深入的分析与研究,以制定有效的维护和修复策略。
二、多年冻土地区路基病害类型及成因1. 路面沉陷多年冻土地区的路面沉陷是由地下多年冻土融化所导致的。
在春季融化期间,多年冻土内部的冰水排泄,导致土壤松弛和沉降。
这会导致路面变形和陷落,严重影响了道路的通行和安全。
2. 缺陷发育多年冻土地区的地下水循环受到冻融循环的严重影响,导致地下水位的动态变化。
这使得路基中的土壤水分含量不稳定,容易引发缺陷的发生和扩展。
常见的缺陷包括路基开裂、路肩塌陷等。
3. 路基侧方抬升多年冻土地区的冻融循环会导致土壤体积的变化,从而使路基出现侧方抬升。
这种抬升会导致路面不平整和路基的破坏,严重影响了道路的通行安全。
三、共玉高速公路路基病害案例分析与研究1. 案例一:路面沉陷在共玉高速公路的某路段,出现了严重的路面沉陷问题。
经过调查分析,发现该路段多年冻土的融化量较大,导致土壤松弛和沉陷。
根据实地勘查和试验结果,提出了加固路基的建议,包括增加排水设施和加固基层的措施。
2. 案例二:缺陷发育在共玉高速公路的另一路段,频繁出现了缺陷发育问题。
通过调查和分析,发现该路段地下水位动态变化较大,导致土壤水分含量不稳定。
提出了完善排水系统和加强路基防冻措施的建议,以减少缺陷的发生和扩展。
3. 案例三:路基侧方抬升某路段路基侧方抬升严重影响了道路的通行安全。
在调查研究中,发现该路段土壤体积的变化较大,导致侧方抬升问题。
通过地质勘查和模拟实验,提出了增加土工合成材料和加强路基排水的方案,以减少侧方抬升的发生。
四、共玉高速公路路基病害维护与修复策略在多年冻土地区进行路基病害维护与修复需要综合考虑该地区的气候、地质、水文等因素。
公路路基冻害处理的技巧与应对
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公路路基冻害处理的技巧与应对公路建设是国家基础设施建设的重要组成部分,公路的建设离不开路基的承载和支撑。
而冬季的严寒气候,却给公路路基带来了不小的挑战。
冻害是指路基、路面基层、路面面层、路基周边土体等处于冻融交替环境下所引起的地基变形和开裂破坏现象,亦即是因冰胀作用、流水侵蚀和物理化学反应等过程所引起的道路工程灾害。
为了保证公路的正常运行,必须要对公路路基冻害进行及时、有效处理。
下面就针对公路路基冻害处理的技巧与应对进行阐述。
一、认识冻害冻害是地面土层在冻融循环作用下发生的形变、破坏现象,主要包括以下几种类型:(1)冰胀:地下水在冻结时容积膨胀,土体随之受到压力,导致土体裂缝或者破坏。
(2)矿物物理破坏:有些矿物中的矿物结晶体积随着温度的下降而增大,从而造成土体破裂。
(3)侵蚀作用:在地下水不停侵蚀的过程中,由于渗流运动和毛管作用的影响,土粒很容易被冻起来,而形成孔隙度不同的层间更迭过程。
侵蚀土壤的冻害主要是由于土壤宏观结构的变化而引起的。
(4)不均匀沉降:当地基路基上面的土层被高速突然冻结,会使路基中的冻土层区域沉降,造成路基的不平整。
二、路基冻害的影响路基冻害对路面有着很大的影响,不仅会降低路面的承载能力,同时也会影响行车安全,具体表现如下:(1)路面破坏:路基的冻害使得路面边缘或者路基中的草皮和桥墩等处出现了坑洞或者断裂。
(2)路面塌陷:因为路面下方土壤结冰,形成了空洞,从而引起路面下沉。
(3)路面变形:随着冰胀的作用,路面会出现局部隆起,或者出现裂纹,影响路面行车平稳度。
(4)路基不稳定性增强:由于冻害作用,土体的受力特性发生变化,从而引起路基不稳定,导致整个道路结构失调。
三、公路路基冻害处理的技巧与应对已经发生路基冻害的路段,应该及时采取应对措施加以处理,以保障公路正常通行。
具体应对措施如下:(1)泼撒盐水:冻土的冻结温度和盐水的冰点降低剂作用使得盐水能溶解和渗透到土质中,从而防止地面结冰。
多年冻土地区道路病害及其防治对策
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多年冻土地区道路病害及其防治对策摘要:冻土是指温度在O℃或O℃以下,并含有冰的各种岩土和土壤。
多年冻土路基病害一直是冻土工程所关注的重点之一,为此,本论文从多年冻土的特性和公路病害特点入手,通过我省公路沿线多年冻土与公路病害关系和路基温度场变化分析揭示路基病害形成机理,提出路基设计原则、路基设计合理高度,为多年冻土地区公路建设提供参考依据。
关键词:冻土;冻胀力;融沉;冻胀性我省属高寒大陆性气候,寒冷干燥,空气稀薄、太阳辐射异常强烈同时境内河流众多,高原地表水体下渗强烈。
水有着较大的比热容,下渗水体所含有的热量造成地下多年冻土融化,因而高原连片多年冻土地区在河流、湖泊下形成大量融化区域,导致多年冻土性质复杂多变。
特别是沥青路面,因为颜色深而吸热能力远大于天然地面,对其下的多年冻土影响极大,因此多年冻土区沥青公路的路基病害也常常最为严重。
1冻土的主要工程特性在外部环境改变的情况下,冻土的物理状态和力学性能会随着土中水分的冻结和融化发生变化。
冻结过程土中水分重分布,使得土的结构、密度发生改变形成冻胀,并伴随产生附加压力即冻胀力;当冻土融化时,在自重和外荷载作用下排水固结,土体产生明显压缩变形,形成融沉。
在冻土地区,随着气候冷暖交替路基及地基土产生周期性冻融变化,因而冻胀和融沉是多年冻土乃至季节冻土地区导致产生工程问题或病害的主要原因。
1.1融沉特性冻土中冰既是土颗粒的胶结物质使冻土具有较高的强度和承载力,也是土体的重要组成物质而占有一定的空间。
当温度高于O℃后,冰发生物态变化由固体变成为液体,在封闭体系内液态的水还有相当的承载力,但在开放的体系中水将在重力和压力作用下向一定方向流动,这种孔隙水的消散与排泄就是土体的排水固结。
随着融化,冻土在上覆荷载作用下不断排水固结,伴随着压密土体产生下沉,即冻土的融沉,这种热融压密沉降的性质称为冻土的融沉特性。
大量的现场与室内试验结果表明:不论何种土质,在自由排水的条件下,冻土融沉系数随土含冰(水)量的增加而增大,随土的干密度增大而减小;在相同的含水量状态下,粉质土类融沉性最强,粘土和细砂次之,砾类土最小。
冻土地区路基的主要病害分析与防治措施
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冻土地区路基的主要病害分析与防治措施兰州交通大学铁道技术学院刘敬旭201120419 摘要:结合青藏铁路的建设,对冻土地区路基的主要病害进行了分析,详细地阐述了冻土地区路基主要病害的防治措主要措施,从而为冻土地区的铁路路基的设计、施工及养护提供帮助。
关键词:冻土,路基,基床,病害引言:建设青藏铁路是西部大开发中的重头戏,而冻土( 冻土是指温度在0 ℃以下含有冰晶的土壤和岩石,冻结状态持续三年以上的土层称为多年冻土) 问题是修建青藏铁路最主要的技术难题。
青藏铁路全长1 118 km ,海拔4 000 m 以上的地段有960 km ,其中多年冻土地段约600 km ,是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路,将成为世界上最长的高原冻土铁路。
冻土地区路基病害在铁路运营之前很严重,在行车运营后,时隔几年、十几年仍将陆续出现新的冻害,其破坏程度是罕见的,引起路内外工程界人士的关注。
1主要病害分析1. 1 融沉融沉是多年冻土地区主要病害之一,一般多发生在含冰量大的粘性土地带,当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在施工及通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化,上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。
具体表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡滑塌等。
融沉的特点有:1) 突然的大量下沉;2) 周期性的持续下降。
1. 2 冻胀冻胀是寒区铁路特有的主要病害之一,在季节冻结深度较大的地区及多年冻土地区均有发生,尤以多年冻土地区最为严重。
由于地基土及填筑土中的水冻结时体积膨胀产生不均匀的冻胀造成了线路超限。
根据铁路部门有关标准,左右两股路轨之间或每股路轨在10 m 以内的变形差不能超过4 mm ,一旦超过这个规定,视为超限,有可能发生火车脱轨、翻车等事故。
路基的冻胀病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、季节冻结深度较大的地区和多年冻土地区。
多年冻土区路基工程常见灾害及处理措施
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冻胀灾害的发生与土壤含水率、地下水位、气温等因素有关,其中土壤含水率是影 响冻胀灾害的重要因素。
融沉灾害
融沉灾害是指多年冻土区路基在 夏季气温升高时,多年冻土上层 融化,导致路基下沉、开裂、翻
浆等破坏性现象。
融沉灾害的主要原因是多年冻土 层的热稳定性差,上层融化后无 法得到及时排水和冷却,进而导
风吹雪害
风吹雪害是指在多年冻土区,大 风将积雪吹向路基,导致路基被
雪覆盖、堵塞等。
风吹雪害的主要表现形式为路基 被雪覆盖、堵塞等,严重时可能 导致车辆无法通行、交通事故等
。
风吹雪害的发生与气候变化、地 形、路况等因素有关,其中气候 变化是影响风吹雪害的重要因素
。
02
CATALOGUE
多年冻土区路基工程灾害处理原则
在道路上下雪后采取防 风措施,如在道路两侧 设置挡风墙、使用防风 网等,以减少强风对积 雪的影响。
在道路上下雪后立即进 行除雪作业,将道路上 的积雪清除干净,以保 证道路的畅通。
对道路进行定期监测, 及时发现和处理风吹雪 害的迹象。
04
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一
2. 处理措施
• 使用热棒技术,通过热棒的导 热性能,将热量从地面导出, 防止冻土融化。
工程实例三:某大桥桥头路基工程防冻胀设计
1. 灾害描述:某大桥 桥头路基工程位于多 年冻土区,存在融沉 和冻胀等灾害,对桥 梁的安全性和使用寿 命造成了严重威胁。
2. 处理措施
• 采用保温板覆盖桥 头路基表面,减少 热量传递和阳光照 射,防止冻土融化 。
• 设置排水系统,防 止水分积聚在路基 表面,降低冻土的 含水量,从而降低 冻胀发生的可能性 。
浅析高原多年冻土路基病害成因与整治方法
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浅析高原多年冻土路基病害成因与整治方法摘要:作为一种特殊的土体,冻土其不仅流变性比较强,而且其瞬时强度却高于长期的强度,因此鉴于此,在冻土地区进行工程建设施工时,就会面临很大的问题,比如冻胀和融沉。
再加上近些年全球气候变暖,冻土地区也在不断的退化,因此在公路沿线常年分布的冻土经常会出现季节性的冻胀、以及融沉以及不良冻土问题,也因此产生了一些不良的地质问题。
关键字:高原多年冻土;路基病害成因;整治方法1路基病害特征多年冻土区的路基产生的病害,主要分为高路基常见病害和低路基常见病害两种。
以路基两边的边坡是否出现阴阳坡面效应为划分标准。
当修建的路基高度足以导致阴阳坡面效应的产生,同时使得路基出现以纵向裂缝为主的许多病害时,因此会称其为高路基病害,而相反则为低路基病害。
一般在高路基病害出现时,因为其形式都是不对称的,所以也会称其为不对称性的路基病害,而与其相对应的就是低路基病害则是对称性的。
路基的走向以及边坡的坡度在很大程度上影响着边坡对太阳辐射能量的吸收程度。
故而划分高、低路基病害的路基高度并不是绝对的、一成不变的,这是因所属公路整体走向和部分路段公路边坡形式和坡度所确定的。
2冻土路基病害的原因2.1低路基病害的主因由于地势的原因,接受到的太阳辐射就比较大,在修建公路采用沥青路面更是加大了其接受太阳辐射的数量。
并且沥青路面具有隔离的作用,能够挡住路基表面的蒸发,对其散热是相当不利的,进而使得冻土与大气的热量交换受到影响。
根据观测资料发现,由于沥青的吸热作用,沥青路面的地表年平均温度会比天然地表高4℃多,这样就导致沥青路面下冻土更容易融化,能够提前20~30天左右,同时更不易冻结,能够推后20天左右。
由于这种吸热隔热作用,使得冻土路基融化,因其深层多年冻土消融,造成路基凹陷。
当路基的高度不高时,由于冻土融化造成的路基阴阳两侧沉陷差很小,路基两侧的融化相对于路基中线来说是对称的,而这个时候在路基的中心位置就会出现沉陷点,而这个点是最大的,从而出现路基整体的下沉以及路基中心凹陷等问题出现。
冻土路基病害类型成因及防治措施
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冻土路基病害类型成因及防治措施一、病害类型1、冻胀冻胀是由于土中水的冻结和冰体(特别是凸镜状冰体)的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。
冻胀一般会导致地面发生变形,形成冻胀垄岗。
冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀;同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集,水分相对集中,水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层,使土体积膨胀。
冻胀是冻土区筑路时需要考虑的另一个重要问题。
一般情况下,在低温冻土区,活动层厚度一般较小,且存在双向冻结,冻结速度较快,故冻胀相对较轻。
而在高温冻土区,活动层厚度一般较大,冻结速度也较低,如存在粉质土和足够的水分则冻胀严重。
冻胀形成机理当路基表面的土开始冻结时,土孔隙内的自由水在0℃时首先冻结,形成冰晶体。
当温度继续下降时,与冰晶体接触的薄膜水受冰的结晶力作用,迁移到冰晶体上面冻结,使得与冰晶体接触的土粒上的水膜变薄,破坏了原来的吸附平衡状态,土粒的分子引力有剩余,就要从下面水膜较厚的土粒吸引水分子。
同时,当水膜变薄时,薄膜水内的离子浓度增加,产生了渗透压力差。
在土粒分子引力与渗透压力差的共同作用下,薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处迁移,并逐层向下传递。
在温度为0℃--5℃的条件下,当未冻区有充分的水源供给时,水分发生连续向冻结线的迁移,使路基上部大量聚冰。
当冻结线在某一深度停留时间较长,水分有较多的迁移时间,且水源供给充分时,可能在该深度处形成明显的聚冰层;当冻结速度较快,每一深度处水分迁移的时间短,聚冰少且均匀分布,可能不形成明显的聚冰层。
冻胀的评价指标(1)总冻胀路面全宽内的平均冻胀值称为总冻胀。
在寒冷地区内地下水位高的地段,使用强冻胀性土的路基,冻胀可达15-20cm。
(2)不均匀冻胀当路基土不均匀或压实不均匀或供水不均匀时,都可能导致冬季聚冰的不均匀,从而形成不均匀冻胀。
不均匀冻胀是总冻胀的一部分,但可使柔性路面不均匀隆起或开裂,可使刚性路面发生错缝或断板。
多年冻土地区路基主要病害及防治措施
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多年冻土地区路基主要病害及防治措施一、冻土区公路路面病害发生的原因1.恶劣的自然环境青藏高原海拔高,多年平均气温在零度以下,高原辐射量是内地地区平均的两倍以上。
在恶劣的自然条件下,公路路面沥青老化严重,沥青面层极易变脆变硬,路面开裂、面层裂缝、松散现象严重,在加上高原区域的强烈太阳辐射以及气温急剧变化的影响。
路面病害程度进一步加尉。
2.沥青路面的热吸收率高导致路面下出现融化盘和融化核是导致路面瘸害经过对沥青路面和砂石路面的热吸收的研究分析发现,沥青路面地表反射率要比砂石路面减少15%以上,对太阳辐射的吸收率则高出20%以上,沥青路面温度平均比砂石路面要高出5℃左右,在夏季,沥青路面的温度甚至是砂石路面的五倍以上,正是沥青路面温度要高于公路周边,路面下面的季节性融化层比周边土壤一般会提前20—30天融化,而在冬天,冰冻的时间又会推迟20天左右,路面高温的存在彻底改变了冻土与大气间的热交换条件,打破了地表的热平衡,阻碍了地表面的蒸发过程,形成了路面下面的融化盘。
融化盘内的水分冬季冻结,产生冻胀力,夏季融化,导致地基沉降。
长时间融化盘内水分的汇集会使得融化盘转化为融化不冻核,融化不冻核事实上是路基下面漂浮的一层含水量大,土壤成分较少的夹层,在路基、路面重力作用下会发生移动或迁移,从而导致路基下沉变形,进而引发沥青路面的变形、下沉病害。
二、主要病害1.纵向裂缝在路基的阳坡或者当路基边坡坡脚有积水时,这时路基容易产生纵向裂缝这种病害。
其产生的原因主要是由于气温变化导致路基土的不均匀的冻胀和收缩。
纵向裂缝在冬季时最为严重,随着春季气温升高,裂缝会随着土体的不均匀变形的减少而减少。
但是这种冻融循环性致使路基的稳定性遭到损坏,进而路基边坡会受到车辆荷载应力的作用而发生滑塌。
当环境温度非常低时,相应的冻土温度也会降低,这会导致路基土发生裂缝病害的概率增大。
同时当冻土地区环境温度不稳定时,其发生病害的几率也会大大提高。
高原冻土地区路基病害防治措施研究
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高原冻土地区路基病害防治措施研究高原冻土地区是指海拔较高且气温较低的地区,地下土壤中的水分会在冬季结冰,形成冻土。
在这样的地区修建公路时,冻土地区路基病害成为了一个严重的问题。
本文将对高原冻土地区路基病害的防治措施进行研究和探讨。
一、高原冻土地区路基病害的特点高原冻土地区的路基病害主要包括冻胀、冻融、冻结深度增加等问题。
冻胀是指冻土在结冰过程中由于冰的体积膨胀而对路基产生的破坏作用;冻融是指冻土在季节性变化中由于冰的融化而对路基产生的破坏作用;冻结深度增加是指冻土在寒冷季节中冻结深度逐渐增加,从而对路基产生的破坏作用。
二、冻胀防治措施1.选用合适的路基材料:在高原冻土地区修建公路时,应选择具有较好抗冻胀性能的路基材料,如粗砂、砾石等。
这些材料具有较好的排水性能和较低的含水率,能够减少冻胀破坏。
2.提高路基排水性能:通过增加排水设施,如排水沟、排水管等,提高路基的排水性能,减少冻胀破坏。
同时,还可以采用排水加热的方法,通过加热排水系统来加速冻土的融化,减少冻胀的发生。
3.采用加筋土工法:在高原冻土地区修建公路时,可以采用加筋土工法来增强路基的抗冻胀能力。
加筋土工法是在路基土中加入钢筋网或合成纤维材料,通过增加土体的抗拉强度和抗冻胀性能,来减少冻胀破坏。
三、冻融防治措施1.加强路面养护:在高原冻土地区,路面的冻融破坏是一个常见的问题。
为了减少冻融破坏,需要加强对路面的养护工作,及时修补路面裂缝和坑洞,保持路面的平整和密实。
2.改善路面材料:选用具有较好抗冻融性能的路面材料,如沥青混凝土等。
这些材料具有较好的柔性和弹性,能够在冻融循环中减少路面的开裂和破坏。
3.加强排水设施的维护:在高原冻土地区,冻融破坏的一个重要原因是路面下的水分无法及时排走,导致冻融循环的发生。
因此,需要加强对排水设施的维护,确保排水通畅,减少冻融破坏的发生。
四、冻结深度增加防治措施1.加强路基维修:在高原冻土地区,冻结深度增加会导致路基的沉降和变形,进而对路面产生破坏。
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冻土路基病害成因及处理冻土路基病害成因及处理摘要:随着我国公路建设事业的不断推进,寒地冻土区域的公路建设事业也取得了蓬勃的发展。
从已建成的公路、铁路等交通基础设施运营效果看,多年冻土工程建设面临着许多新的问题。
尤其在高温冻土区,如何在解决冻土路基热稳定性的前提下,保持路基工程的长期稳定性问题,是目前冻土区道路工程研究的重要课题之一。
本文首先分析了冻土路基病害的形成机理和冻土工程地质特性,然后重点探讨了冻土路基病害的主要类型及成因,最后详细阐述了冻土路基病害的治理措施。
关键词:冻土;路基;病害;冻胀翻浆;排水Abstract: as China's highway construction business, the continuous progress of the cold permafrost area highway construction business has made rapid development. From the completed highway, railway and other transportation infrastructure operation effect look, permafrost engineering construction is faced with many new problems. Especially in the high temperature permafrost region, and how to solve the frozen soil subgrade under the premise of thermal stability, maintain the long-term stability of the subgrade engineering, is the permafrost region road engineering research one of the important issues. This paper first analyzes the permafrost roadbed disease formation mechanism and frozen soil engineering geological characteristics, and then probes into the frozen soil roadbed disease of the main types and causes, and finally elaborated on frozen soil roadbed disease control measures.Keywords: frozen soil; Subgrade; Disease; Frost heave pumping; drainage中图分类号: P642.14 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)一、冻土路基病害的形成机理冻土是一种特殊土类,其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
常规土类性质主要受颗粒的矿物和机械成分、密度和含水量控制,多半表现为静态特性。
冻土的性质除受上述因素控制以外,同时它的性质随温度和时间都在变化,表现为动态特性。
所以,冻土是一处对温度十分敏感且性质不稳定的土体。
随着全球气候的逐渐变暖和人类活动加强,多年冻土上限呈现出下降的趋势,多年冻土也在不断退化,对路基路面的稳定也造成了极大威胁。
关键的是冻土在冻结、融化时具有特殊的物理、力学性质变化。
土壤冻结时最重要的物理过程是水分的迁移和重分布,而冻土融化时最重要的是物理力学变化是结构、强度的急剧衰减。
从而在冻融循环中不断地改变着土层的形态结构和物理力学性质,导致工程建筑物基础的反复变化与破坏。
在大多数情况下,病害的发生发展过程与变化结果具有单向、不可逆的规律。
冻土地区筑路工作中的问题除了一般寒区道路中常见的路基冻胀、翻浆、路面冻融松散、低温开裂外,还有冻土地区特有的道路病害――路基热融沉降、边坡热融滑塌等。
二、冻土工程地质特性(一)冻胀融沉性冻土也具有热胀冷缩的特性,冻土中的水发生相变,土的体积则发生变化,当大量的水分从液态转化为固态时,土的体积便发生冻胀;当水从固态转变为液态时,土便发生融化下沉,这就是冻土的冻胀融沉特性。
(二)热稳定性多年冻土土体温度( 简称地温) 是反映多年冻土热稳定性的重要指标,即年较差为零的深度处的地温。
年平均地温低,多年冻土的蓄冷量大,热稳定性好;年平均地温高,多年冻土的蓄冷量小,热稳定性差。
(三)对外界环境变化的敏感性一般情况下,多年冻土天然上限附近高含冰量冻土比较发育,由于其埋深浅,对环境变化极为敏感,例如气温升高、水对多年冻土的热侵蚀、生态环境恶化( 如植被退化) 导致多年冻土吸收的太阳辐射热量增加及人为活动引起多年冻土地温场变化等。
这些因素都将导致多年冻土地温升高、热稳定性变差。
三、冻土路基病害的主要类型及成因(一)路基冻胀路基的冻胀病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、季节冻结深度较大的地区和多年冻土地区。
其土质以细颗粒的粘性土为主,往往富含水分。
工程上主要发生在土质的浅路堑和修筑在塔头沼泽积水地段的较低路堤上。
分析冻胀产生的原因主要有以下几个方面:路基基床表面不平整,积水冻结膨胀形成冻胀病害。
其最大量很少超过50 mm,一般最多在30 mm~40 mm,多在25 mm以下。
形成时间从10 月中旬,到11 月末便趋于稳定,一般产生在路基基床表面往下30mm~50 mm左右。
2、碎石或混砂道床垫层不洁,污染严重,混入泥土较多,遇积水产生冻胀。
当含泥量为20%~50%时,冻胀量可达10 mm~20 mm左右,道床冻胀在时间上从10 月中旬~11 月上旬基本稳定。
3、地表水或地下水(或浅层水) 对路基土的不均匀浸湿。
4、路堤填土不均匀及路堑基底土质差异,因土的性质及结构不同,从而形成不同的冻胀病害。
路基不同朝向形成的不均匀冻胀,如线路走向为东西向时,路基有明显的向阳和背阳坡,使路基填土的冬季含水量和冻结深度发生差异,其结果是出现单侧冻胀。
路基冻胀不仅使路面高低不平,还容易导致公路的路面,特别是混凝土刚性路面产生裂缝,这种裂缝多呈纵向分布,且经冻融反复作用而不断加宽,严重时使路面呈破碎状。
冻胀造成的道路破坏,对公路尤其是高速公路危害极大,轻者给行车带来障碍,重者造成行车事故。
(二)路基冻融翻浆在高寒冻土地区,由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分,且土质状态不好,到春暖化冻时水分不能及时排出,从而造成土基软弱,强度降低。
在车辆荷载的作用下,路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象,称为冻融翻浆。
路基冻融翻浆的原因有以下几点:1、气候。
秋末初冬,形成较大的温差梯度。
由于土中薄膜水具有自高温向低温转移的特性,较大的地温差,将使深部的土中水向基床上聚集,结成扁冰体。
初冬气候温和,降温缓慢,使冻结线在基床上层滞留时间较长,造成水分向上聚集的有利条件。
春寒较长,晚春气温急剧回升,基床上部土融化较快,大量的融冻水分无法排出,又来不及蒸发,形成流塑状泥浆。
2、水源。
秋末多雨,冻结前土基原始含水量大。
台地区域上层滞水或丘陵区域的层间水丰富,地下水位偏高。
土层冻结具“开系统”条件,地下水位在冻层附近。
地表排水系统不畅,积水较多,或路基有道碴槽积水,向基床渗透聚集。
最后,侧沟积雪较多,春融期又遇降水,造成融冻层湿度恶化。
3、行车荷载车辆动荷载通过松软基床时,动应力将远远超过基床承载力,特别由于翻浆基床的存在,成为翻浆冒泥的直接原因。
道路翻浆地段对行车安全造成极大危害。
(三)路基热融沉陷多年冻土天然上限附近的细粒土和有一定量细粒土充填的粗颗粒土中,往往存在厚层地下冰和高含冰量冻土,由于其埋藏浅,受气候、生态、微地貌、水文条件等天然因素和各种人为活动的影响很容易融化,天然上限下降,融化后的土体在其自重作用下发生融沉。
由于修筑路堤或开挖路基,破坏了冻土的保护层或使冻土上限上升,加之路基填土高度不够,路基排水不畅等原因,导致路基土层发生热融沉陷,从而使路基沉陷变形破坏。
具体表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡滑塌等。
融沉的特点有:1)突然的大量下沉;2)周期性的持续下降。
(四)路基边坡热融滑坍冻土路堑开挖后,冻土埋藏深度将变浅或完全暴露在大气当中,固态冰开始融化,土体饱水,强度急剧下降,如果处理不当,将会引起路堑边坡开裂、溜坍、下滑。
在有厚层地下冰分布的地区,由于路基的修建而破坏了土层的热力平衡状态,而使其发生热融滑坍,导致路基边坡发生滑溜或坍塌,这种病害主要发生在挖方地段或高度不足的低填方路段。
(五)冰害冰害主要是指在路堤上方出露地表的泉水或开挖路堑后地下水自边坡流出,在隆冬季节随流随冻,形成积冰掩埋路基顶面或边坡挂冰、堑内积冰等病害,是发生在寒冷及严寒地区特有的路基病害,在严寒的多年冻土地区则尤为严重。
四、冻土路基病害的主要治理措施(一)排水措施1、做好路基排水良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使土基保持干燥,减少冻结过程中水分聚流的来源。
路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基,以防水分停滞浸湿路基。
为此,应重视排水沟渠的设计,注意沟渠排水纵坡和出水口的设计。
在一个路段内重视排水系统的设计,使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅的排水系统。
为降低路基附近的地下水位,可采用有管渗沟;为拦截并排除流向路基的地下水,可采用截水渗沟,同时考虑冰冻深度的影响。
加强路槽排水在冻胀与翻浆严重地段,应注意做好路槽排水,通常采用设砂垫层和横向盲沟等措施进行路槽排水。
(1)铺设砂垫层砂垫层在融期可起蓄水、排水作用,能隔断毛细水上升,可防止融期路基泥浆上挤污染路面结构层,冬季对路基冻胀可起缓冲作用,从而减轻路面冻胀。
在盛产砂石地区,可以采用铺设砂垫层排水,防止冻胀和翻浆。
(2)加设横向盲沟道路纵坡大于3%的坡腰翻浆路段,当中级路面基层采用透水性材料时,为了及时排出透水层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多余水分,可在路槽下设置横向盲沟。
横向盲沟可设成人字形,纵向间距10m左右,深度20~40cm,宽40cm左右,填以沙砾等透水性好的材料,出口按一般盲沟处理。
(二)保温护道保温护道也是整治路基病害的一种常用措施。
作用是加强对路基边坡、坡脚处冻土的保护厚度,减少气温对多年冻土的影响程度和范围;同时也起到防止路基坡脚积存水体和渗入的作用。
但是,对护道的填筑材料、断面结构形式和尺寸及防渗水能力要有周密的考虑和设计。
然而,过去填筑的保温护道明显存在不足,多数已起不到保温作用而失效。