多年冻土高速公路热调控工艺与长期使用效用研究

《多年冻土高速公路热调控工艺与长期使用效用研究》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、多年冻土高速公路热调控工艺与长期使用效用研究1绪论1.1研究背景及意义随着西部大开发战略的不断深入和东北振兴计划的推进，我国严寒地区道路工程建设呈蓬勃发展的势头。目前青藏高速公路，西藏高原以及东北地区的严寒道路建设都处于跨越式发展时期。就目前交通基础设施比如：铁路，管道，高速公路等的运营效果来看，特别是高温冻土区，如何保证路基工程的热稳定性是冻土区工程建设的一个新难题。此外，冻土区遗留的一些尚未解决的问题，比如：多年冻土区路基变形，多年高温冻土地区热融下沉，仍然是目前冻土区工程建设的难题[1，2]。

2、国道214线起始于青海省西宁市，途径共和、温泉、花石峡、清水河、歇武、等，由多普玛进入西藏，经过昌都，最终到达云南省景洪县，其中青海省部分线路最长将近1090公里，在西宁与倒淌河间之间跟国道109共线，全长大约100公里。国道214线是青海省内通往海南州、果洛州、玉树州的必经之路，是连接青海西藏、四川、云南四省区的干线公路，对加强西部边缘省区联系、强化西部出行能力起着十分重要的作用[3]。国道214线其主要功能是青海省南部地区与省会西宁相关的一条主要道路，增强全省行政经济中心西宁向南的福射作用，加强

3、与青海南部的陆路联系，为青南地区的建设提供坚强的交通保障；为促进工程沿线地区，西藏自治区和青海省的经济快速、协调、全面的可持续发展，促进边远地区与全国各地的联系，及促进民族团结，巩固国防等方面都具有重要的意义。国道214线作为青海省南部地区与省会西宁相关的一条主要道路，2010年玉树发生7.2级强大地震时，国道214承载着抗震救灾物资的运输任务，之后又担负起重建玉树等的工作。为确保抗震救灾物资尽快进入玉树，重建工作能早日进行以及青海省的发展，国家有关部门规划把原国道214线的部分路段共和至结古建设成

4、为独具特色的高速公路，计划3年内在该段建成一条薪新的高级公路，新公路与旧路并行，在建设期内，旧路仍然承当着交通运输的任务，新路建成以后利用1年进行改造，最终把新建路与改造后的路线共建成高速公路。国道214经过大片多年冻土区，沿线冻土的温度基本在一0.3°C~1.5°C内，属于高温不稳定多年冻土[4]。长期的工程实践证明，多年冻土区公路成败的关键在路基工程，而路基的稳定性主要是温度的问题[5]。而在青藏高原多年冻土区缺乏修建高等级公路的先例，关于多年冻土区高等级公路的科研工作和修筑技术

5、等成果和经验也是一片空白。因此，本文通过对国道214多年冻土区宽幅公路路基的长期热稳定性的理论计算分析，研究多年冻土地区宽幅公路路基的稳定性影响因素及防治措施效果，对今后寒区高速公路建设和养护都有一定的理论指导意义。1.2国内外研究概况1.2.1冻土地区温度场研究现状多年冻土较之其他岩土，其复杂多样的地质环境，独特的气候气温条件，使得多年冻土地区的工程具有其独特的特点，冻土地区的工程建设需要考虑的因素更多。鉴于此，无数岩土专家结合不同地区的实际工程对冻土展开了大量的研究，为寒区工程的建设提出了很多理

6、论性的指导。冻土温度的研究已有180多年的历史。早期的冻土地区温度场的研究开始于1890年，学者Stefari[6]运用共扼变量法初次解出了一维初值问题的含相变的动态解，但遗憾的是没有运用于实际工程中。同一年冻土相关的研究委员会在俄国成立，开始了对冻土相关工程问题的研究。俄罗斯学者1912年编写的《永久冻土与永久冻土上的建筑物》介绍了外贝加尔永久冻土环境下开展工程活动的方法，极大地推动了冻土工程学的发展。苏联1917年设立了专门的冻土相关研究部门，在冻土相关理论分析，冻土热力学，冻土温度场等方面取得

7、了显著的成绩。随着冻土相关理论知识的不断完善尤其是1927年《苏联境内永久冻结土壤》的发表，冻土学逐渐成为一个专门的独立学科。冻土学的第一本教学课本《普通冻土学》于1940年发表。由于亚北极地冻土对军事相关工程建设的影响，第二次世界大战期间，美国也设立了专门的冻土相关研究部门。上世纪60年代，随着库里雅釆夫著，1992年由郭东信，马世敏等翻译的《工程地质研究中的冻土预报原理》一书的出版[7]和费里德曼著，1982年由徐学祖，成国栋等翻译的《冻土温度状况计算方法》[8]的出版，Stefan问题相关的一

8、维、二维的研究也逐渐深入，很大程度的推动了冻土温度场的研究。2多年冻土区路基稳定性的影响因素及热调控技术2.1多年冻土区路基稳定性的影响因素路基是公路的重要组成部分，它是经规划设计以后，填筑或开挖形成的具有特定的几何形状、层带状构造依托在天然地层上，且与路基面以下一定范围内的土体构成一个整体，一起承受周边对其施加的各种自然力或者非自然力。因此，多年冻土区路基稳定性的影响因素是复杂的，一般包括：外部气候条件、冻土内在因素、高速公路工程自身特点。外部气候条件指的是整个路基