多年冻土地区道路病害及其防治对策

《多年冻土地区道路病害及其防治对策》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、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°c或o°c以下，并含冇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；冻胀性中图分类号：TU752文献标识码：A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，下渗水体所含冇的热量造成地下多年冻土融

2、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卜'，冻土的物理状态和力学性能会随着上屮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

3、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°c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

4、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。对于粗粒土来说，土中粉粘粒含量小于或等于12%时，融沉性一般变化不大，融沉系数小于3%〜4%,当粉粘粒含量大于12%时，融沉性则随粉粘粒含量的增加而急剧增大。青藏公路路基填土绝大多数为砂砾类土，粉粘粒含量多数小于12%,似乎青藏公路路基融沉不应严重，但是引发路基融沉的位置并不在路基内，而是发生在路基下的多年冻土层中。1.2冻胀性随着土中未冻水分的冻结土体产生体积膨胀的性质，称为土的冻胀性。土的冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀，原位冻胀指土中水分不发生迁移而冻结

5、形成的体积增人，分凝冻胀是指开放体系中有外来水分补充而形成的冻胀。孔隙水原位冻结只能增加体积9%,而有外来水分补充的分凝冻胀则可使体积增大1・09倍，所以开放体系屮分凝冻胀是构成土体冻胀的主要部分。冻胀是路基路面纵向裂缝形成的主要动因。冻胀与土的粒度成分有关，「1：的分散性愈大，其冻胀性愈大，粒径小于0.074ram的粉粘粒具有最大的冻胀性。冻胀强度还与土体密度有关，为土的密度较小时，冻胀量随密度增加而增大，当土体密度超过1・68g/cm3―一1.89/cm3时，冻胀性则随土的密度增加而减小。冻胀强度也与温度降低过程有关，降温过程缓慢有利于未冻水向冻结锋面迁移

6、，使冻结锋面得到充分水源补充，因而冻胀强烈；反之，降温迅速则不利于未冻水的迁移，冻胀强度会较小。2路基病害类型我省公路路基病害基本类型冇冻胀、沉陷和纵向裂缝三大类。1.1冻胀冻胀主要是冻结期水分受温度梯度作用向冷锋面迁移形成局部集中，并产生相交导致体积增大而产生，所以冻胀主要形成于冻结过程中即一般发生于冬节的早期和中期。冻胀的影响因素有气候条件、水分补给条件和土质类型，土质屮以土颗粒吸水性和毛细性较好的粉粒类土冻胀最强。青藏公路沿线土质类型以沙砾类土为主，因为颗粒较粗对水分迁移不利，所以冻胀病害不是很严重，只是在涵洞和小桥地基与台背发生较为强烈。2.2路基沉陷

7、路基沉陷病害是我省公路的主要病害类型之一，青藏公路多年冻土分布区内普遍存在严重的路基路面沉陷病害，最严重一处波浪(K3263+020)波峰波谷高差达1・29m,从分布来看在多年冻土范围内的道路普遍出现程度不同的沉陷变形。沉陷病害的表现形式是路面出现不均匀下沉，形成波浪、反拱等严重现象：其实质是沥青面层以及路基边坡过量吸收太阳辐射热能并向下传递，路基下伏多年冻土上限附近的冰层在传递的热能作用下逐渐融化并产生固结的过程，由于多年冻土上限附近冰层厚度的差异以及路表吸收和传递热量的不同，因而固结沉降量存在差异导致路面出现不均匀沉陷。2.3纵向裂缝纵向裂缝是我省公路的另

8、一主要病害类型。其发生规模与分布密度在