公路路基受季节性冻胀影响因素及采取措施

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1、公路路基受季节性冻胀影响因素及采取措施中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司摘要：随着我国高速公路的不断发展，高速公路发展规模已经由原来的主要发展平原地区逐渐向全国各地区发展。木文在马其顿MS公路施工实践中通过对土的冻胀机理及影响冻胀主要因素的研究，提出了防治路基冻胀的处置措施。关键词：公路路基；季节性；影响因素；措施引言冻土是一种性质非常特殊的土类，这种土类的温度在通常的情况下为负温度或是在零度，同时土壤中还含有一定的冰。可以按照冻土状态持续的时间对冻土进行分类，（1）短时冻土主要是指冰冻时间在几个小时到十五天左右的冻土；（2）季节冻土主要是指半个月以

2、上到几个月之间的冻土；（3）多年冻土主要是指两年及两年以上的冻土。1项目简介MS高速公路位于马其顿境内，该公路位于首都东南方向，全长46km。新建段26km,地处丘陵地区；改扩建段19km,地势平坦。途中最高海拔567m,平均海拔371m。马其顿为东欧内陆国家，以温带大陆性气候为主，大部分地区夏季最高气温达40°C,冬季最低气温达-20°C,冬季时段为12月至次年2月。2路基土冻胀的形成机理土是由固体颗粒、液体水和气体组成的三相体。固体土粒是土的最主要的物质成分，由无数大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架主体，称为“土粒

3、”。在土颗粒之间的空隙中，通常有液体的水溶液和气体（主要为空气）充填。土在冻结过程中，不仅是土层中原有的水分的冻结，还有未冻结土层中水向冻结土层迁移而冻结。所以，土的冻胀不仅仅是水结冰时体积增加的结果，更主要是水分在冻结过程中由下向上部迁移聚集再冻结的结果。重力水和毛细水在o°c或稍低于o°c时就冻结，冻结后不再迁移；而结合水以薄膜形式存在于土粒表面，由于吸附的关系，结合水外层一般要到-rc左右才冻结，内层甚至在-io°c也不会完全冻结。所以当气温稍低于o°c吋，重力水和毛细水都先后冻结，而结合水仍不冻结，依然从水膜厚处向薄处移动。当含盐浓度不同吋，结合水由

4、浓度低处向高处移动，水分移动虽然缓慢，数量也不大，但是如有不断补给来源，一定吋间的移动水量还是很可观的。水的补给来源主要通过土的毛细作用，由于结合水向上移动，在温度合适吋它也被冻结，这就造成冻结后的水分比冻结前的水分大量聚集。这些水分冻结后就会形成严重的冻胀。3路基冻胀的影响因素3.1温度对冻胀的影响温度也会对冻胀造成一定的影响。当气温发生骤降的时候，土的冻结面会马上向下部转移，也就是冻结速度会非常快。土体冻结过程，实际上是土中温度变化的过程。土体的冻结温度取决于土体的颗粒分散度、含水量、颗粒的矿物成分和水溶液的浓度。同一土质条件下，土体的冻结温度随着含水量

5、的增大而增高。在任何负温下，土体总保持一定的未冻水含量，这些特性直接影响着冻胀特性。在封闭系统中，土体水分随负温增大不断冻结，未冻水含量减少，含冰量增大，土体积增大，因而土体的冻胀率随着土体的温度降低而增大。对于不冋土质的土体，虽然冻胀率不同，但随温度变化的规律相似。3.2上质对冻胀的影响土的冻胀主要是由于水分的迁移导致的水分大量积聚而引起的。土中水的迁移取决于当地的土质条件。含粉粒多的细粒土的渗透性较强，且毛细水可以及吋补给，故水更易大量聚集，所以细粒土的冻胀很明显。当地下水位相同时,土壤的冻胀量随土颗粒大小而异，颗粒越粗，冻胀量越小；颗粒越细，冻胀量越大

6、。粉性土冻胀量最大，粘性土次之，砂砾土最小。3.3土中水分对冻胀的影响土体发生冻胀的主要原因是水分的迁移和集聚。不冋的土质苏冻胀敏感性也不尽相同，没有适当的水分条件，土冻结吋的冻胀现象是不可能发生的。在自然界中路基的水分状态受到降水、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。3.4土中盐分对冻胀的影响土中盐分浓度的大小对土的冻胀有一定的影响，试验表明土中盐分的多少影响着土的渗透压力、冻结温度和冻土中的未冻水含量，也影响着冻结过程中

7、的热量和质量的迁移，改变着冻土中的土一水一冰的界面状态和相变过程；同吋也将伴随着冻结过程而发生盐分迁移和盐分重分布现象，影响地下水的水质和上中孔隙水的成分，对以化学方法采取的防冰措施造成破坏性影响。不论何种土，其冻胀强度都随着土中盐溶液浓度的增大而减小。4冻害造成的路面破坏季冻区高速公路路基发生冻害形式奋很多，主要奋路面横向挠曲变形、纵裂破坏、沉陷隆胀等。4.1路面横向烧曲形变以及纵裂破坏对高速公路的影响是最大的冋时也是最为常见的一种破坏形式。此类破坏的主要特征就是发生形变的总形变量非常大，同吋横向的表现不是很均匀，还会出现纵向裂缝的情况。一般来讲这样的裂缝

8、都会出现在行车道上，其出现的形式主要是纵长的裂缝或是