探地雷达在多年冻土区公路工程勘察中的应用

在多年冻土区开展物探工作时不能完全照搬非冻土区的物探方法所取得的成果,本文对探地雷达在多年冻土区工程地质勘察中的应用效果进行了理论分析与对比研究,摸索出一套适合冻土区勘察的物探野外工作程序和资料处理方法,最终达到准确、快速地了解冻土区内及冻土体内诸多关键参数的目的。对探地雷达在黑北公路与青藏公路的多年冻土区实际勘察中的应用效果进行了分析,并与钻探结果进行了对比。结果表明,探地雷达在多年冻土地区公路勘察中具有良好的效果。研究成果对于类似地区的工程勘察具有一定的参考意义。     

探地雷达在路基病害检测中的应用

为查明公路路基病害发生的原因,需要对公路路基质量进行检测.简要介绍了使用探地雷达对路基病害检测的技术,数据采集过程中的参数设置,室内数据处理的一般流程,以及实际应用效果,得到了正常剖面、空洞、不密实、沉陷、管道和钢筋网的典型雷达图像.     

多年冻土区铁路保温路基变形特征研究

冻土具有极为特殊的工程地质性质,修建其上的路基将不可避免地发生变形,甚至是破坏。为保证道路畅通,冻土路基在满足热稳定性要求的同时,道路路基的变形也必须满足设计规范要求。基于青藏铁路北麓河保温路基的地温、变形监测资料,分析路基地温、变形特征及其相互关系。研究结果表明,冻土路基的变形和其下地温场状况密切相关,地温场状况及其变化控制和决定着冻土路基变形场的状况。多年冻土地温升高产生的冻土压缩变形是导致保温路基持续较大变形的主要原因之一,在冻土路基变形研究中不可忽略。而冻土融化产生的变形是冻土路基变形的主要因素。基于实际监测数据分析结果,考虑到温度对多年冻土地区土体力学性质的强烈决定作用,建立冻土路基热弹塑性融沉压缩本构模型,进行温度场和变形场的单向耦合分析。计算结果表明,当该地区年平均温度较低、在路基高度较小的情况下,铁路保温路基的变形较小。相反,在该地区年平均温度较高,路基高度也较大的情况下,冻土路基的变形较大,这也和监测结果相符合。     

探地雷达在铁路路基零温断面调查中的应用研究

冻土层的不稳定性直接造成铁路路基的不均匀沉降,给铁路安全运营带来极大的威胁.为了获取连续的永冻土上限(零温界面)资料,根据测试施工环境和测试精度的要求,利用其介电常数的差异,采用探地雷达进行探测,试验结果表明该方法准确有效,可以得到较好的零温界面资料.     

青藏高原东部高温多年冻土区路基热稳定性模拟分析

根据青藏高原东部地区高温多年冻土地段的自然地理及地质水文条件,利用部分试验路段的实测资料,对该区在分别修建不同高度的沥青、水泥混凝土、砂砾路面后路基的热稳定性进行了模拟分析,根据计算结果就不同路面类型在该区高温冻土地段的适用性进行了探讨。     

多年冻土区黑色沥青路面公路路基吸热特征

为了研究冻土路基的吸热特征,对青藏高原多年冻土区的黑色沥青路面公路工程进行了现场试验监测。利用监测的地温数据,基于热传导理论计算分析了冻土路基的热量收支特征,并通过数值模拟研究了路基高度与宽度对热量收支的影响。研究结果表明:(1)路基的填筑会造成地基热量收支幅度减小,净吸热量较同深度的天然地层明显增大;(2)路基在当年10~12月以及翌年1~2月放热,在当年3~9月吸热,总体而言在一个完整的冻结融化周期内(一年)路基的累计吸热量大于累计放热量,净吸热量约为42.6 MJ/m²·a,路基的净吸热量在冻土上限以上的地层及路基填土中耗散约50%,以下占50%;(3)在路基高度一定的情况下,随着路基宽度的增大,地基的净吸热量也逐渐增大,但增加的幅度逐渐减小;(4)在路基宽度一定的情况下,随着路基高度的增大,地基的净吸热量逐渐减小。     

青藏铁路多年冻土区沼泽化斜坡路基稳定性研究

多年冻土地温变化使斜坡路基稳定性分析不同于普通土路基,其冻融交界面位置是制约斜坡路基稳定性的关键所在。通过对安多试验段3 a来的地温和变形监测,分析路基地温变化规律和变形特征,并计算预测了未来30 a内试验段地温的变化趋势,建立了当前和未来条件下的斜坡路基稳定性模型,并利用改进极限平衡法和规范法(不平衡推力法)计算分析了斜坡路基的稳定性。通过上述研究,取得以下认识和结论:①铁路路堤的填筑,引起多年冻土温度场重分布;由于坡向的不对称和几何不对称,使得地温场存在不对称,从而导致路基左右两侧沉降变形的差异;②路基的水平位移主要发生在路基人为上限以上土体,试验表明冻融交界面为斜坡路基的潜在滑移面;③利用改进极限平衡法和规范法计算斜坡路基稳定性系数约为1.19,须对其进行加固处理,如不对称设置热棒、下游埋设抗滑桩和加宽路基等;④数值分析的预测结果表明,第20年后,安多段试验段路基的多年冻土完全退化,在所预测的第10年最大融化期稳定性系数最小。     

路面质量和路基病害的无损检测

针对及时探测并处理路面质量和路基病害的重要性和关键技术问题,在介绍探地雷达的优点和基本工作原理基础上,结合具体工程实例阐述了地质雷达技术在公路建设中的应用,指出该技术易操作,无损伤,效率高,值得推广。     

几种路基检测方法在兰武二线中的应用分析

路基在建成后,为保证路基整体压实质量满足设计要求,还需对路基进行复核检测。然而对于高填方路基,单一的某种检测方法很难进行整体质量检测,必须综合运用几种检测方式才能真实反映路基整体碾压质量。文中通过介绍K30法、灌砂法、探地雷达法的测量原理及实际工程应用中存在的优缺点,对兰武二线路基复核检测的方法进行了综合分析,为铁路路基检测方法提供参考。     

浅析路基检测方法的探讨

铁路路基在建过程中及铺轨前,为保证路基整体压实质量满足设计要求,需对路基进行检测及路基评估。文章通过介绍了路基质量检测方法如地基系数、灌砂法、动态变形模量、动力触探法和探地雷达法等的测量原理及实际工程应用中存在的优缺点,为铁路路基质量检测和施工控制提供参考。     

对青藏铁路多年冻土区路基施工的认识

通过对青藏铁路多年冻土区路基施工特点的分析，提出对青藏铁路多年冻土区路基施工的认识。指出解决多年冻土，是青藏铁路施工成败的根本。     

旋挖钻机在青藏铁路多年冻土区的应用

介绍了旋挖钻机在青藏铁路多年冻土区的应用情况，阐述了旋挖钻机的特点及工艺原理，指出采用旋挖钻机可加快钻孔桩的施工进度，减少冻土融化，保护环境。     

青藏铁路多年冻土区润湿地段斜坡路基温度与变形分析

 为研究青藏铁路高温高含冰量斜坡润湿地段路基稳定性,在青藏铁路K1139+940处开展地温、变形监测,分析路基地温、变形特征,建立温度、水分与变形耦合方程,预测斜坡水分运移对路基温度和变形的影响。结果表明：(1) 斜坡路基阴阳坡效应明显,阳坡年平均温度比阴坡高2.5 ℃以上;(2) 路基运营初期,左路肩下冻土上限下降、地表升温,而右路肩下上限抬升、温度降低,温度场的横向非对称分布导致明显的路基横向变形差异;(3) 活动层水分渗流对路基阳坡下部温度和变形影响最明显,路基中心次之,阴坡最小,水分渗流加速了路基的升温和变形过程、加剧了路基温度场和变形的非对称分布;(4) 斜坡路基运行50 a后,斜坡路基下部含土冰层全部融化、路面最大横向变形差异达到18 cm。对于含水量较高的斜坡地段,水分渗流对温度场和变形的影响不可忽略。     

青藏高原多年冻土路基温度场公路空间效应的非线性分析

多年冻土路基温度场的公路空间效应包括路基尺度效应与路面结构效应。利用考虑冰水相变与水分迁移的热流传导等效参数模型,数值模拟公路路基不同高度、不同宽度、不同边坡坡度的尺度效应与公路沥青路面、水泥混凝土路面、砂砾路面的结构效应,分析高原多年冻土路基温度场的变化。结果表明,青藏高原多年冻土对公路空间效应反映敏感,路基尺度直接影响地基温度场的变化,路基高度、边坡坡度与地基吸热量呈负相关性,路基宽度与吸热量呈正相关性;在高原强太阳辐射环境下,沥青路面吸热对冻土地基温度场影响剧烈,沥青路面吸热量是砂砾路面的1.7倍左右。研究认为,与其它线状工程相比,公路宽幅路基、沥青路面热效应是多年冻土路基温度场改变的关键因素,未来青藏高原多年冻土区高速公路建设必须妥善处理因公路空间效应引起多年冻土地基升温融化而导致的工程稳定与安全运营问题。     

青藏铁路沿线多年冻土区气温和多年冻土变化特征

 受气候变暖影响,青藏高原多年冻土目前处于退化状态,将会对多年冻土区的工程稳定性及生态环境产生显著影响。基于青藏铁路沿线多年冻土区4个气象站1955～2011年的气温及风火山冻土定位观测站阳坡侧15 m和阴坡侧35 m两个天然测温孔连续35年的实测地温资料,对年平均气温变化特征和多年冻土退化过程进行分析。结果表明：青藏铁路沿线多年冻土区的年平均气温从20世纪50年代后期开始逐渐升高,进入70年代后呈下降趋势,80年代中期又开始逐渐升高,2000年左右开始加剧上升,升温速率呈逐渐增大的特点;风火山地区阳坡侧多年冻土年平均地温在1978～2014年升高0.91 ℃,阴坡侧在1964～2014年升高0.58 ℃,多年冻土处于退化状态;在多年冻土的退化过程中,地温曲线类型发生着转变,阳坡侧地温曲线由最初的正梯度型转变为过渡的零梯度型,又转变为目前的负梯度型,阴坡侧地温曲线目前处于正梯度型向零梯度型过渡的阶段;阴坡侧多年冻土的退化程度远小于阳坡侧,阴阳坡冻土特征的差异主要是由寒季地温差异造成的;天然上限对年平均气温的变化较为敏感,其变化规律与气候变化规律呈显著的相关性。     

多年冻土区公路路堤碎石层厚度的计算

通过变渗透率多孔介质流函数控制方程,分析了青藏公路碎石路堤冬季自然对流降温效应的发生和演化过程。结果表明:公路碎石路堤冬季自然对流降温效应从边坡区域最先开始形成,并随着冬季路面温度下降而逐渐向路堤中间区域发展。通过引入自然对流指数,分析了自然对流降温效应随路堤碎石层填筑厚度的变化规律,其可分为恒零区、急增区和缓变区3个阶段,急增区的起点和终点对应于路堤碎石层填筑的最小厚度和最大厚度。最后,利用自然对流指数具体计算了不同粒径碎石层填筑的临界厚度。     

青藏高原多年冻土区热融滑塌型斜坡失稳研究

以发育于青藏高原多年冻土区平缓斜坡上的两处热融滑塌为例 ,研究了热融滑塌发育的斜坡地质、冻土条件及变形特征。该类滑坡扩展范围、滑动速率、土体含水量的变化随气温变化及斜坡坡向的不同存在着差异 ,滑坡产生的根本原因在于高含冰量冻土的存在及斜坡开挖影响 ,对热融滑塌的工程治理应从保护冻土的原则出发选择措施 ,还需注意设置良好的隔水、排水措施。     

多年冻土区铁路路基工程病害整治技术研究

对多年冻土区路基病害主要影响因素进行了分析，归纳了冻土区路基工程病害分类，并从施工期预防性控制技术、潜在期控制技术、显现期整治技术三个方面提出了具体的防治措施，从而确保铁路运营安全。     

多年冻土区热棒路基工作原理与施工技术

结合青藏铁路格—拉段工程施工,分析了热棒制冷的工作原理,详细介绍了热棒安装的施工技术及工艺要求,提出了热棒安装的注意事项,最大限度地降低了因施工而造成的对多年冻土的热扰动,从而确保冻土路基工程的稳定。