冻土路基不均匀变形机理与处治方案设计(附件)【字数：12080】
本论文针对青藏公路冻土路基不均匀变形引起的冻胀、融沉及翻浆等病害频发的问题进行研究。上述病害严重影响了道路正常通行运输，对驾驶员人员安全造成了巨大威胁。本文采用现场调查、及修筑试验路的研究方法，针对路基不均匀变形及处治技术进行系统研究。现场调查表明路基病害的主要类型有纵向裂缝、路基不均匀变形 （横向不均匀变形与纵向波浪变形）、路基沉陷、边坡疏松与滑塌路基而路基不均均匀变形又占到很大一部分。 冻土路基不均匀变形由路基填筑体变形季节融化层变形及多年冻土融化下沉变形构成。选择青藏公路 k3035+980～k3036+000路段作为用干拌水泥碎石桩处治冻土路基不均匀变形的试验段；采用干拌水泥碎石桩结合边坡防渗措施综合处治路基不均匀变形的处治方案；结合试验路铺筑介绍了干拌水泥碎石桩处治冻土路基不均匀变形的施工流程及施工工艺；对干拌水泥碎石桩处治后的冻土路基不均匀变形的路况进行调查，从碎石桩的加固机理和干砌片石结合土工布防渗作用两方面分析了其加固效果。关键词低温，冻土路基、不均匀变形、干拌水泥碎石桩
目录
目录 4
1 绪论 5
1.1 研究背景及意义 5
1.1.1 研究背景 5
1.2 国内外研究现状 7
1.3 研究内容与技术路线 8
1.3.1 研究内容 8
1.3.2 技术路线 8
2 冻土路基不均匀变形的特征 9
2.1 试验路段（青藏公路典型路段）概况 9
2.2 不均匀变形概况 10
3 低温条件下纵向裂缝形成机理与影响因素分析 11
3.1 冻土路基不均匀变形形成机理分析 11
3.1.1 路基的横向不均匀变形 11
3.1.2 路基的纵向不均匀变形 12
3.2 影响因素及其影响特征分析 13
3.2.1 温度因素 14
3.2.2 水分因素 14
3.2.3 荷载因素 15
3.3 本章小结 15
4 冻土路基不均匀变形处置优化方案与方案设计 16
4.1 现有处治措施 16
4.2 现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
在处治方案优化 16
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
近年来，中国经济发展非常迅速，道路交通发展是经济发展的重要组成部分。历经几千年的演变，道路由少到多，由短到长，已经成为了人类生活发展不可或缺的重要设施，区域经济发展的作用也日益明显。截至2018年底，中国可通行的道路总里程达340.22万公里，是中国早期建成的8万公里的46倍。紧跟着公路交通网络的不断的发展和完善，全国的汽车保有量以前所未有的速度增加，达到7328万辆，比二十年前中国汽车保有量增加了1346多倍。全国的地级市长途车通车率达到97％。在今年，公路完成运输的总客运量达到了345.2亿人次，占到了全国总运输量的93.1％;公路运输承担的货物运输量达到了惊人的293.4亿吨，达到了总货物吞吐量的82.3％。公路运输成了我国运输组织最灵活，运输量最大，运输产品数量种类最多，从业人数最多的运输方式为中国经济发展做出了巨大贡献。
但是，西部地区落后的道路交通条件并不完全适应社会经济发展。所以中国适时的提出了新时代的西部大开发战略。并指出西部公路建设存在着“一差两低三不足”的情况，
然而，西部地区冻土区分布广，日照时间长，降雨量不均匀，复杂的地形特征和较为落后的道路建设现状给西部公路的建设带来了一些困难。这种情况导致西部基本公路的建设远远落后于中国东部地区，如图11和图12所示。近年来，由于西部大开发和中国东北部发展的提出，冻土基本公路建设发展迅速。新藏高速公路，中尼高速公路，青藏公路等多条公路通过永久冻土覆盖的地区。冻土是一种极其特别的土体，对于温度升高或降低的反应非常大。基本公路的建设改变了冻土层的原有结构;路面的黑色材料和太阳直射的部分土体吸收热量导致冻土开始缓慢融化；降雨和地下河流大大提高了冻土中的水分含量；气候的季节性周期变化让冻土始终在受冷结冰体积膨胀和受热融化不停交替的情况，所以冻土路基的力学特性变化很大。在自然环境恶劣，交通负荷较重的情况下，经常出现路基不均匀变形，纵向裂缝，松散坡等典型病害。其中路基的不均匀变形最为常见，大约占所有病害发生数量约四分之一，如表13所示，所以对路基不均匀变形的防治成了西部地区道路发展刻不容缓的首要研究目标.
图 13 西部道路病害类型比例
图11 西部公路示意图
图 12 东部道路示意图
1.1.2 研究意义
本文对低温条件下地区进行全面的调查分析，针对处于低温地区的温度对路基路面的影响，从水、温度、荷载以及他们共同作用入手，深入揭示冻土路基不均匀变形机理与处置方案，为低温地区路面建设与养护维修提供参考。通过对本文的研究，分析出冻土路基不均匀变形的破坏特征、分布规律和机理的影响因素，从而有效的降低养护人员的工作强度，降低养护频率，提高养护效果，极大的提高低温环境下公路的使用性能。为了达到公路长时间的保持迅速、流畅运行的目标，加速各地区的经济发展，稳定我国边缘地区的社会稳定，提出一套切实可行的处理方案。
1.2 国内外研究现状
公路的修筑工程在全国范围内非常普遍，工程施工地点五花八门，施工地点的地质条件又多种多样，经常会出现要在某些环境特殊的地区进行施工修筑，和正常平原地区不同，在地质环境复杂的地方下进行的公路工程，各种不同的路基路面病害频繁发生，又因为环境特殊的地区计划修筑的道路路线上经常出现河流冻土湖泊等，目标道路的路基就非常容易受到土质、低温、含水量过高等各种复杂且不利的环境因素的干扰，路基就会出现承载力下降，不稳定容易出现各种病害的问题。路基是路面的结构物和车辆荷载的承重载体，路基的稳定性是确保公路能够保持长时间的正常使用的关键一环。路基不均匀变形会引直接导致路面出现结构破坏，会对路面的正常使用寿命造成巨大影响，并且危害到驾驶员的人身安全。所以国内外的很多学者都针对冻土路基不均匀变形的问题做了许多研究。
刘长永[1]用很长时间的实地测试资料为基础，研究并分析了常年冻土地区的沥青路面冻土路基下的地温分布及变化规律，并且从常年永冻土的构造种类、常年永冻土的沿线分布情况和复杂的工程地质条件进行分析研究，提出了常年永冻土路基的稳定性和多年冻土的平均地温有着密切的联系。张星兴[3]从冻土路基的特殊工程性质入手，采用的是有限元分析研究了了土壤含水率的变化与温度场和土体热物理参数的联系，研究了温度变化和土体水分迁移对冻土路基稳定性的影响；从土力学弹塑性理论入手，模拟了含水率、温度及土体结构的动态变化情况，建立了冻土路基应力变化的二维数值模型。毛雪松[9]进行了冻土路基温度变化与结构稳定性的模型试验，建立冻土路基稳态温度范围的控制区间，从高原地区的每日变化气温、年平均气温 及年降水量等数据着手研究，考虑了路基的冻结和融化过程中水的移动和体积变化作用，分析了青藏公路路基不均匀变形的发生机理。上海交通大学的刘雪[6]对青藏公路的常年永冻土上限的不停下降和路基的水平位移进行了严谨的分析和研究，得出了斜坡路基和冻土路基上限的下降区的分布特征。张念涵[5]采用模型研究，建立了动态变化的冻土路基温度场，研究了各种路面类型和冻土路基稳定性的联系。哈尔滨工业大学的刘瑞[6]采用软件模拟计算了各种车辆以不同速度运行对冻土路基冻结、 融化状态的稳定性的不同影响，得出了车辆行驶时产生的震动对在冻结状态的路基的影响范围比融化状态时要大。袁文明[2]对运用各种不同方法修筑养护的高原公路冻土区路基进行了长时间的观测和调查，对采用主动降温措施的路基进行比较，发现采用主动降温措施可以显著提高冻土路基的稳定性。
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1 绪论 5
1.1 研究背景及意义 5
1.1.1 研究背景 5
1.2 国内外研究现状 7
1.3 研究内容与技术路线 8
1.3.1 研究内容 8
1.3.2 技术路线 8
2 冻土路基不均匀变形的特征 9
2.1 试验路段（青藏公路典型路段）概况 9
2.2 不均匀变形概况 10
3 低温条件下纵向裂缝形成机理与影响因素分析 11
3.1 冻土路基不均匀变形形成机理分析 11
3.1.1 路基的横向不均匀变形 11
3.1.2 路基的纵向不均匀变形 12
3.2 影响因素及其影响特征分析 13
3.2.1 温度因素 14
3.2.2 水分因素 14
3.2.3 荷载因素 15
3.3 本章小结 15
4 冻土路基不均匀变形处置优化方案与方案设计 16
4.1 现有处治措施 16
4.2 现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
在处治方案优化 16
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
近年来，中国经济发展非常迅速，道路交通发展是经济发展的重要组成部分。历经几千年的演变，道路由少到多，由短到长，已经成为了人类生活发展不可或缺的重要设施，区域经济发展的作用也日益明显。截至2018年底，中国可通行的道路总里程达340.22万公里，是中国早期建成的8万公里的46倍。紧跟着公路交通网络的不断的发展和完善，全国的汽车保有量以前所未有的速度增加，达到7328万辆，比二十年前中国汽车保有量增加了1346多倍。全国的地级市长途车通车率达到97％。在今年，公路完成运输的总客运量达到了345.2亿人次，占到了全国总运输量的93.1％;公路运输承担的货物运输量达到了惊人的293.4亿吨，达到了总货物吞吐量的82.3％。公路运输成了我国运输组织最灵活，运输量最大，运输产品数量种类最多，从业人数最多的运输方式为中国经济发展做出了巨大贡献。
但是，西部地区落后的道路交通条件并不完全适应社会经济发展。所以中国适时的提出了新时代的西部大开发战略。并指出西部公路建设存在着“一差两低三不足”的情况，
然而，西部地区冻土区分布广，日照时间长，降雨量不均匀，复杂的地形特征和较为落后的道路建设现状给西部公路的建设带来了一些困难。这种情况导致西部基本公路的建设远远落后于中国东部地区，如图11和图12所示。近年来，由于西部大开发和中国东北部发展的提出，冻土基本公路建设发展迅速。新藏高速公路，中尼高速公路，青藏公路等多条公路通过永久冻土覆盖的地区。冻土是一种极其特别的土体，对于温度升高或降低的反应非常大。基本公路的建设改变了冻土层的原有结构;路面的黑色材料和太阳直射的部分土体吸收热量导致冻土开始缓慢融化；降雨和地下河流大大提高了冻土中的水分含量；气候的季节性周期变化让冻土始终在受冷结冰体积膨胀和受热融化不停交替的情况，所以冻土路基的力学特性变化很大。在自然环境恶劣，交通负荷较重的情况下，经常出现路基不均匀变形，纵向裂缝，松散坡等典型病害。其中路基的不均匀变形最为常见，大约占所有病害发生数量约四分之一，如表13所示，所以对路基不均匀变形的防治成了西部地区道路发展刻不容缓的首要研究目标.
图 13 西部道路病害类型比例
图11 西部公路示意图
图 12 东部道路示意图
1.1.2 研究意义
本文对低温条件下地区进行全面的调查分析，针对处于低温地区的温度对路基路面的影响，从水、温度、荷载以及他们共同作用入手，深入揭示冻土路基不均匀变形机理与处置方案，为低温地区路面建设与养护维修提供参考。通过对本文的研究，分析出冻土路基不均匀变形的破坏特征、分布规律和机理的影响因素，从而有效的降低养护人员的工作强度，降低养护频率，提高养护效果，极大的提高低温环境下公路的使用性能。为了达到公路长时间的保持迅速、流畅运行的目标，加速各地区的经济发展，稳定我国边缘地区的社会稳定，提出一套切实可行的处理方案。
1.2 国内外研究现状
公路的修筑工程在全国范围内非常普遍，工程施工地点五花八门，施工地点的地质条件又多种多样，经常会出现要在某些环境特殊的地区进行施工修筑，和正常平原地区不同，在地质环境复杂的地方下进行的公路工程，各种不同的路基路面病害频繁发生，又因为环境特殊的地区计划修筑的道路路线上经常出现河流冻土湖泊等，目标道路的路基就非常容易受到土质、低温、含水量过高等各种复杂且不利的环境因素的干扰，路基就会出现承载力下降，不稳定容易出现各种病害的问题。路基是路面的结构物和车辆荷载的承重载体，路基的稳定性是确保公路能够保持长时间的正常使用的关键一环。路基不均匀变形会引直接导致路面出现结构破坏，会对路面的正常使用寿命造成巨大影响，并且危害到驾驶员的人身安全。所以国内外的很多学者都针对冻土路基不均匀变形的问题做了许多研究。
刘长永[1]用很长时间的实地测试资料为基础，研究并分析了常年冻土地区的沥青路面冻土路基下的地温分布及变化规律，并且从常年永冻土的构造种类、常年永冻土的沿线分布情况和复杂的工程地质条件进行分析研究，提出了常年永冻土路基的稳定性和多年冻土的平均地温有着密切的联系。张星兴[3]从冻土路基的特殊工程性质入手，采用的是有限元分析研究了了土壤含水率的变化与温度场和土体热物理参数的联系，研究了温度变化和土体水分迁移对冻土路基稳定性的影响；从土力学弹塑性理论入手，模拟了含水率、温度及土体结构的动态变化情况，建立了冻土路基应力变化的二维数值模型。毛雪松[9]进行了冻土路基温度变化与结构稳定性的模型试验，建立冻土路基稳态温度范围的控制区间，从高原地区的每日变化气温、年平均气温 及年降水量等数据着手研究，考虑了路基的冻结和融化过程中水的移动和体积变化作用，分析了青藏公路路基不均匀变形的发生机理。上海交通大学的刘雪[6]对青藏公路的常年永冻土上限的不停下降和路基的水平位移进行了严谨的分析和研究，得出了斜坡路基和冻土路基上限的下降区的分布特征。张念涵[5]采用模型研究，建立了动态变化的冻土路基温度场，研究了各种路面类型和冻土路基稳定性的联系。哈尔滨工业大学的刘瑞[6]采用软件模拟计算了各种车辆以不同速度运行对冻土路基冻结、 融化状态的稳定性的不同影响，得出了车辆行驶时产生的震动对在冻结状态的路基的影响范围比融化状态时要大。袁文明[2]对运用各种不同方法修筑养护的高原公路冻土区路基进行了长时间的观测和调查，对采用主动降温措施的路基进行比较，发现采用主动降温措施可以显著提高冻土路基的稳定性。
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