冻土道路翻浆的原因分析.pdf

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1、2014年3月(中旬刊)J路桥工程冻土道路翻浆的原因分析魏艳玲大兴安岭勘察设计院摘要：冻土区道路翻浆的原因是路基上下融化速度不同；土质、水分、温度、行车荷载、路面构造等是影响道路翻浆的主要因素，翻浆是他们综合作用的结果。关键词：冻胀翻浆路基翻浆主要发生存季节性冰冻地区的春融时节．以及盐布问题和有关水分子迁移现象。因为，土在负温下一经发生冻结，渍、沼泽、水网等地区。土的相态平衡状态必然受到干扰和破坏．这就必然引起水分迁翻浆是伴随冻胀而发生的．冻胀是翻浆形成过程中一个十移：而在已经冻结的细粒土中．之所以又可观察到水分能持续不分重要的

2、发展阶段断地向冷锋面迁移．这是由于土温降低引起水的结晶．使土粒子我国北方季节性冰冻地区夏秋两季雨水偏大，尤其在秋末，表面自南能量增长．分子吸附力增大．朝冷源方向存在着各种梯气温较低．蒸发量少．当路基排水不畅时，大气降水或农田灌溉度．因而也就造成了冻土内部液态水向冻结锋面不断迁移现象。用水下渗至路基使地下水位上升。人冬．路基表面开始冻结，其在有外米水源补给条件下的冻土中．之所以会形成很多很厚中路基土孑L隙内的自由水首先冻结，肜成冰晶体。随着温度的降的冰夹层．是由于水分迁移速度与冻土冷却率之间的关系所决定低．冻结线向下推移．在冻结线

3、附近土中的薄膜水被冰晶体吸附的在一定位置』二．冻结温度越高．外来渗入水形成冰晶体的时而冻结该处土粒的结合水膜变薄，F部水膜较厚的薄膜水就不间越长．因而．在该处形成的冰夹层厚度也就越厚。断向l：迁移积聚．在温度为一3℃～5℃内可连续进行。与此同时，毛存已冻结的土中．只有当冰面与土粒子面存在有吸附的未冻细水在负温乐作用下也向上迁移形成聚冰层当聚冰层达到一水时．这种水分迁移才可能发生．并同时遵循正温土体薄膜水迁定限度时．就会出现冻胀．使路面降低或开裂。春融期间，路面及移的规律但由于冻土中还存在各种冰品体凝力等冈素．又使它其下面的路基土

4、融化较快．而路基下部的冻结层仍处于冻结状具有自己的特点这时的薄膜水迁移过程是相当缓慢的。态或融化较慢．在化冻开始一段时间内．路基上部的过量水分不三、温度因素能迅速向下或向两侧排除．当冰水不多时．路面的顶面会呈现一土壤只有在一定的负温下才能冻结和冻胀．而冻结深度的变些潮湿的斑点．当冻土层里的冰水较多而又无法排除时．就会使路基上部处于过湿或饱水状态．强度降低．稳定性减弱，在行车化又与冰冻指数(日、月或季负温总合和℃一日)有密切关系。荷载作用下便会l叶J现湿软、弹簧甚至冒泥等翻浆现象。一般米说．冻结指数越高，冻结深度越大．路基的冻胀量

5、也越影Ⅱ向道路翻浆的主要冈素有土质，水分．温度，行车荷载与大．则产生翻浆越重。而存同样冰冻指数和冻结深度条件下，冻路面等。其中土、水、温是内因，行车荷载和路面构造是外因，翻结速度(cm／时)和温度梯度(％／cm)，对冻胀和翻浆的影响很大。浆的产生是它们综合作用的结果。特别是存初冬气温较高或冷暖交替出现频繁时，使冻结速度缓一土质因素慢．温度在0—3℃一5℃之间停留时问较长．就会造成大量水分、冻胀性强的土容易产生翻浆．如粉质土，粘性土具有透水性聚流到路面下较浅的冻结锋面处冻结和冻胀．形成较严重的翻小、毛细上升高、上升速度快的特性，在

6、负温作用下最适宜水分浆：反之冬季一开始就很冷，温差梯度大，冻结速度快．则水分尚迁移．聚冰春融时承载能力随土中水分的增多而急剧下降，粘未来得及向上层转移，路基上郜土中的水就冻结了．此时．在路性土虽然毛细升高速度慢但在有外术水源补给充足的开敞体系面下较近处聚冰不多，翻浆较轻或不发生翻浆若融冻速度很快．中聚冰和冻胀程度都很严重但、J，土中粉粘粒含量(小于O．土基急剧融化．则会加重翻浆的程度。尤其是在此期间冷暖交替，O05mm)大于5％以后．这种土实际已变成不透水性，形成了一个并伴有雨雪等．更会使翻浆加晕．并可能延长翻浆的时间。不透水层

7、．阻碍水分迁移．使冻胀性急剧减少(可减少原来的2～4冻土的热量传递是在垂直方向和水平方向进行的垂直方倍或更多)。向是指冻土层与下层融土层、冻土层与冻土层之间以及冻土表另外．当粉性．粘性土中龠有大量腐殖质和易融盐时，则更面与大气问的热量传递与交换。水平方向是指与相邻的地貌和易产生翻浆例如我省黑河市地表十壤多为黑色腐植土．包括淋结构单元所进行的热量传递与交换溶土和草甸土．这种土壤湿容量大．有机质含量多．对农、很有热量交换过程是指冻土本身与周围环境之间的热量交换利．但对道路土基来说，这种土壤冻胀性较强．即不宜充分压实，热量交换是一个复

8、杂的热运动过程它通过辐射形式、对流形式又宜蓄水和聚冰．是造成翻浆的根本原因。和传导形式而进行着。就地面温度的变化规律来看是正弦形式二、水分因素水是造成道路翻浆的根本原因翻浆的过程实质上就是水变化．变化规律可用曲线方程表示。存土基中转移、变化的过程。秋季冻前含水量