多年冻土地区路基修筑新技术

介绍了冻土的主要物理力学性质，分析了多年冻土地区道路的常见病害及其成因，阐述了多年冻土地区路基设计的基本原则，并详细介绍了多年冻土地区公路路基修筑的新技术。     

高海拔高寒地区多年冻土路基施工技术

阐述了新疆某项目部高海拔高寒地区多年冻土路基的施工技术措施,特别是对冻土路基处理的工序流程,填石路基、碎石垫层、防水土工膜、土工格栅、路床施工等施工工艺及注意事项做出详细的介绍,并针对高海拔高寒地区多年冻土路基的处置方法等进行详细的分析。     

多年冻土地区路基工程换热分析

通过路基工程的对流、辐射换热分析 ,从对流的角度得出沿迎风面、路面的换热通量与x- 1/2 成正比 ,从而说明了路肩冻胀、滑塌等不均匀变形的原因。在一定程度上 ,对在多年冻土区的路基设计、施工有所帮助     

多年冻土区加宽路基温度场分析

分别针对8.5 m宽的具有混凝土路面和沥青路面的路基拓宽改建成17.0 m宽的具有沥青路面的路基温度场分布特性进行研究。研究发现,路基加宽后会加剧原冻土路基的多年冻土退化,使多年冻土上限下降速度加快。混凝土路面的路基加宽后形成的新路基温度场的对称性较好,在新路基下部形成关于新路基中心轴线对称分布的融化盘;而沥青路面的路基加宽后的新路基温度场对称性较差,在新路基下形成倾斜的融化盘。沥青路面的路基加宽后,其加宽部分路基中心处冻土上限高于原路基中心处,随着时间的增长,两者差距越来越小;但随着加宽时间的推迟,这种差距越来越大。沥青路面的路基加宽后形成倾斜的融化盘易使路基产生横向不均匀沉降,形成纵向裂缝,这种现象应引起重视。     

热棒在青藏高原风火山地区的实测效果分析

热棒作为一种主动保护多年冻土的有效措施,在青藏铁路及其他一些有多年冻土的现场得到了广泛的应用.介绍了青藏高原风火山试验路基中使用热棒的一些基本情况,详细地分析了热棒的工作状态及热棒周围土体地温场的变化,现有观测数据表明热棒的传热影响范围将随热棒工作时间的延长而扩大,试验热棒对降低基底地温、保护多年冻土具有较明显的效果,可以在多年冻土区应用.     

路基保温护道对多年冻土地区公路改建的预拓宽效应分析

为了研究保温护道对拓宽路基温度场的先期影响,根据青藏公路保温护道试验路观测数据,对冻土地温和冻土上限变化过程进行分析,通过建立拓宽路基有限元模型,在考虑护道对冻土层产生先期影响的基础上,计算路基拓宽对路肩下多年冻土热稳定性的影响。结果表明:阳坡侧的保温护道加速了下伏冻土层的退化,高温冻土区阳坡侧的护道对冻土层的影响大于低温冻土区,阴坡侧护道对冻土层热稳定性影响较小;阳坡侧护道对冻土层产生预融效果,使得阳坡侧路基拓宽后路肩下冻土上限未出现明显下降,产生一种预拓宽的效应,对拓宽路基稳定性有利;阴坡侧护道对路基拓宽热稳定性影响较小,无论先期有无护道,路基拓宽后路肩下冻土上限变化过程无明显差异。     

多年冻土路基地温监测及热棒降温分析

为了研究多年冻土区地温变化规律及L型热棒温度调控效能,以公路热棒群降温工程措施为研究对象,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温波动预测模型,评价了利用热棒工程措施处治试验段多年冻土路基的降温能效。研究结果表明:热棒作用范围较大,有效影响半径可达5.25m。不同监测时段的冻土地温变化规律略有区别,深度在6m范围内,各测孔地温变化最大降幅达82.1%,6m以下深度范围内,地温逐渐趋于0℃以下。热棒作用初期,多年冻土路基横向地温呈差异化分布,但随着热棒温控效应的增强,有效影响半径内温度调控效果明显,横向地温分布差异性减弱,逐渐趋于较稳定的年平均地温。多年冻土区地温预测值与实测值相关系数均在0.99以上,预测效果良好。研究成果可为冻土路基地温预测、变形监测和降温措施制定提供借鉴。     

软土地区加筋土路基大变形固结有限元分析

指出既有软土地区加筋土路基数值分析软件存在着的一些不足与欠缺,基于荷兰土工有限元软件Plaxis,建立软土地区加筋土路基大变形固结有限元精细数值分析模型,考虑更新网格和更新水压,比较大变形固结有限元和小变形固结有限元分析的结果,利用剪切强度折减法,探讨施工全过程中加筋土路基的稳定性及潜在滑动面性态的演变.考虑更新网格和更新水压后,能更真实地反映软土地区加筋土路基的固结沉降性状;筋材的铺设能有效阻滞路堤边坡滑动,为防止工后固结若干年后可能出现的路堤坡面的浅层滑动,应适当加强坡面防护与加固.     

软土地区加筋土路基大变形固结有限元分析

指出既有软土地区加筋土路基数值分析软件存在着的一些不足与欠缺,基于荷兰土工有限元软件Plaxis,建立软土地区加筋土路基大变形固结有限元精细数值分析模型,考虑更新网格和更新水压,比较大变形固结有限元和小变形固结有限元分析的结果,利用剪切强度折减法,探讨施工全过程中加筋土路基的稳定性及潜在滑动面性态的演变。考虑更新网格和更新水压后,能更真实地反映软土地区加筋土路基的固结沉降性状;筋材的铺设能有效阻滞路堤边坡滑动,为防止工后固结若干年后可能出现的路堤坡面的浅层滑动,应适当加强坡面防护与加固。     

国家体育场钢结构温度与应力实测及分析

应用自主开发的基于无线传感网络的结构温度与应力实测系统,对国家体育场钢结构各部位的温度与应力进行长期实测。以全年实测数据为依据,分析结构温度分布规律,并根据结构温度场的非均匀性,将温度作用分为均匀温度场作用与非均匀温度场作用,分别详细研究均匀温度场作用与非均匀温度场作用对结构应力变化的影响。研究结果表明：结构不同部位之间存在明显的温差,且构件的温度与周围的气温并不一致;均匀温度场作用下结构产生显著的应力变化,且构件应力与温度的线性相关性较好;在结构的某些部位,非均匀温度场作用所引起的应力变化超过均匀温度场作用所引起的应力变化。     

热棒在青藏铁路多年冻土区路基中的应用

在介绍热棒工作原理的基础上,结合青藏铁路17标段施工,阐述了热棒的施工技术要求及其应用,经实践证明,热棒在多年冻土地区的应用是一种很好的方法,为类似工程提供了借鉴。     

考虑拉压模量不同的沥青路面力学计算方法与分析

现行沥青路面设计理论为传统的线弹性理论,设计时采用抗压回弹模量作为材料刚度参数,并未充分考虑道路材料拉压模量具有显著差异的特点。为此,文章将双模量理论(即拉压模量不同弹性理论)引入到路面力学分析中,基于迭代思想建立考虑材料拉压模量不同的沥青路面结构数值计算方法,且利用ABAQUS二次开发平台UMAT编制计算子程序,对典型沥青路面结构进行力学分析。结果表明:路面关键点位的力学响应,基于双模量理论与传统线弹性理论的计算结果之间的偏差高达30%～50%,应引起高度重视;沥青路面表面存在着较大的拉应力和拉应变,应为沥青路面破坏源之一,建议将沥青面层的设计点位从层底移至路表轮隙区;应用双模量理论对路面结构进行力学分析可有效地解决道路材料弹性模量的不唯一性问题。     

串/并联运行下能源管廊相对热效率及热致应力现场试验

依托南京雨花台区软件谷杆线迁移地下综合管廊工程,在管廊的底板、侧板及顶板内埋设换热管形成能源管廊,并通过恒定输入功率加热循环液体,对明挖施工能源管廊的换热规律进行现场试验; 实测能源管廊的换热系统进/出口水温、底板温度及热致应力等变化规律,初步探讨并联和串联的能源管廊段连接形式下,系统运行过程中的相对热效率及热致应力响应性能,以及能源管廊段运行过程中对周围管廊段结构造成的影响。结果表明:试验条件下并联和串联运行下能源管廊的相对线热效率分别为39.68、31.27 kW?m^-1,并联较串联运行模式提高了约26.9%,即并联运行的换热性能相对较好; 并联和串联运行过程中底板产生的最大轴向热致应力分别为1.30、1.24 MPa(两者相差小于10%),由于叠加效应,邻近管廊段产生0.33 MPa的最大压应力,对地下综合管廊结构安全性的影响较小; 相关结论可为依托城市地下综合管廊开展能源管廊或隧道的设计和计算提供参考。     

多年冻土区路堑边坡沉降观测与分析

对青藏铁路北麓河试验段路堑边坡的三个断面进行了观测，并对沉降观测数据进行统计分析，得出多午冻土区路堑边坡沉降规律，提出了在施工和运营中减少沉降的建议，为今后多年冻土区路堑边坡施工及运营维护提供参考。     

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。     

框架免动力加速对流锚杆多年冻土#br# 边坡支护结构的提出及理论计算方法

针对多年冻土边坡的冻融滑塌问题,结合无动力通风技术、通风管降温技术和锚固技术,提出一种新型框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构,并阐述了新型结构的工作机理。基于通风工程和传热学理论,建立免动力加速对流锚杆与土体换热的计算模型,给出免动力加速对流锚杆的热效应理论计算方法;基于Winkler弹性地基梁理论,建立框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构与土体协同工作的计算模型,提出框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的力学效应理论计算方法。结合算例,采用提出的理论计算方法对框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的热-力学效应进行分析,并利用自主研发的框架免动力加速对流锚杆支护多年冻土边坡的水热力耦合分析软件对提出的理论计算方法进行验证,结果表明：①无动力风帽极大提升了免动力加速对流锚杆的通风能力,增大了外界冷空气与边坡内部土体之间的对流换热强度,促使多年冻土边坡内冻融交界面逐年抬升;②框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构减弱了边坡土体的冻胀作用,能够提高多年冻土边坡的稳定性;③文章提出的理论计算方法具有一定的准确性和合理性,可为框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的设计提供理论依据。     

沥青路面结构温度随深度变化规律研究

基于实际运营的沥青路面试验段,通过埋设温度传感器对不同深度的沥青层结构温度进行长期数据采集和总结分析工作,研究了大气温度与路表温度的相关关系,以及沥青路面结构温度随深度的变化规律。结果表明,相对于大气温度,路面结构温度变化存在明显的滞后性,两者显著相关;同时路面结构层的温度与路表温度变化存在良好的关系,在考虑晴、雨天的影响条件下,建立了路面结构温度与路表温度、结构层深度、时间等因素的预估模型;分析证明,该模型计算数据与实测温度高度吻合,且可适用于不同结构的沥青路面。     

多年冻土区未回冻钻孔灌注桩承载性质试验研究

为研究青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩在未回冻状态下基桩承载力和变形性质,解决后续承台、桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等问题,本文结合青藏铁路以桥代路特大桥工程进行高温细颗粒多年冻土钻孔灌注桩的现场静载试验,根据现场地温测试及静载荷试验资料,分析了桩-土体系回冻过程及其回冻过程中桩侧摩阻(或冻结力)的分布,获得钻孔灌注桩灌注后不同地温条件下的竖向承载力及变形性质,为后续工程的施工提供技术依据。     

隧道仰拱及基底能量桩热致应力与换热效率现场试验

依托黄土塬区银川—西安高铁驿马一号隧道工程,在隧道仰拱和基底桩基内埋设换热管,搭建能源隧道仰拱-基底能量桩联合热泵系统,实测不同进口温度作用下换热管的进出口水温、隧道仰拱结构和基底桩基的温度、热致应力,探讨黄土塬区隧道仰拱结构及基底桩基的换热效率、热力响应特性与变化规律。结果表明:在现场特定条件下,进口温度与初始地温差值分别为4.7 ℃和14.7 ℃时,隧道仰拱结构温度升幅分别约为3.8 ℃和11.4 ℃,热致轴向应力分别为3.13 MPa和13.86 MPa,热致环向应力分别为2.85 MPa和9.93 MPa,隧道仰拱换热效率分别约为7.86 W?m^-1和24.15 W?m^-1; 单位温升条件下热致轴向应力和热致环向应力分别为0.44 MPa?℃^-1和0.35 MPa?℃^-1; 恒功率运行下仰拱基底能量桩换热效率随进口温度与初始地温差值的变化近乎为一条斜率k=4.1过原点的直线,换热效率维持在50～70 W?m^-1之间,与常规能量桩的换热效率规律基本一致; 桩基周围土体的力学性质受能量桩运行影响有限。