發(fā)布時間：2020-09-18 13:38

　　 共和-玉樹高速公路,簡稱共玉高速,是《玉樹地震災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃》公路網(wǎng)的重要路段,也是國內(nèi)首條多年凍土區(qū)高等級公路。然而,自項(xiàng)目近年建成試運(yùn)營以來,受太陽輻射及長期荷載干擾的影響,路基出現(xiàn)反復(fù)凍結(jié)—融化現(xiàn)象,以致局部高溫不穩(wěn)定-極不穩(wěn)定多年凍土地段的路基出現(xiàn)了不均勻沉降、變形,給道路的使用造成嚴(yán)重影響。因此,必須對多年凍土路段病害進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查等,并通過對已有成果的提煉和總結(jié)評價(jià),提出適合共玉高速多年凍土區(qū)公路路基變形處治對策。本文首先通過查閱大量的文獻(xiàn)資料,比較全面的掌握了路基凍害的影響情況和一般規(guī)律:其次查找并分析了研究區(qū)——共玉高速多年凍土區(qū)的自然地理特征、多年凍土地溫特點(diǎn)、多年凍土上限、多年凍土融化夾層(融化核)以及多年凍土區(qū)凍土特征及分布等凍土基本情況;第三,從路基凍害的野外調(diào)查、土的冰凍特性等入手,通過對調(diào)查資料及其成果等的整理、分析、綜合,總結(jié)出了共玉高速多年凍土區(qū)路基的病害類型,路基病害與凍土特征的關(guān)系,以及路基高度對凍土區(qū)主要路基病害的影響;第四,分析了路基病害的形成機(jī)理,凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性主要影響因素,以及路基病害規(guī)律等,同時在掌握共玉高速多年凍土區(qū)現(xiàn)有舊路主要施工技術(shù)的基礎(chǔ)上,剖析了共玉高速公路沿線多年凍土段路基病害原因;最后,在前文分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合多年凍土區(qū)熱棒工法及其工藝,分別對原有路面結(jié)構(gòu)、不同類型路基沉陷、不同類型涵洞臺背沉陷等,提出了共玉高速路基病害較為針對性的處理措施與處置對策。具體如下:(1)查閱及參考了大量的文獻(xiàn)資料,分別從凍土工程研究、凍土凍漲融沉研究、凍土力學(xué)研究、片塊石路基降溫效果研究以及多年凍土區(qū)路基病害與處置對策研究等多方面掌握了國內(nèi)外有關(guān)凍土工程及其病害與處置對策的相關(guān)問題。結(jié)果表明:凍土工程及其病害與防治問題已得到了國外發(fā)達(dá)國家及發(fā)展中國家尤其是我國的廣泛關(guān)注,并已取得了一定的研究與實(shí)踐成果。(2)利用共玉高速沿線相關(guān)地區(qū)歷史數(shù)據(jù)及調(diào)查資料,從地理位置、地質(zhì)及氣候特征等三方面概述了共玉高速多年凍土地區(qū)自然地理概況,并結(jié)合相關(guān)情況分析了共玉高速研究區(qū)段的凍土特征。結(jié)果表明:①共玉高速穿越青藏高原東部邊緣的高原凍土區(qū)、高山凍土區(qū),空氣稀薄,氣候嚴(yán)寒,沿線融區(qū)較多,融區(qū)與多年凍土區(qū)過渡地帶的多年凍土,熱穩(wěn)定性差,抗熱干擾能力低;②共玉高速沿線基本呈吸熱型、過渡型地溫曲線,放熱型地溫曲線分布很少,表明共玉高速多年凍土區(qū)路基穩(wěn)定性較差;③共玉高速公路修筑后導(dǎo)致多年凍土上限進(jìn)一步降低,且隨著多年凍土地溫的升高,上限下降幅度增大。(3)對共玉高速多年凍土路段病害進(jìn)行了調(diào)查,并分析了存在的主要路基病害類型及其與凍土特征、路基高度的關(guān)系。結(jié)果表明:①共玉高速路基的病害類型主要有路基沉陷及涵洞臺背沉陷:②隨著多年凍土年平均地溫的逐漸降低,路基沉陷病害率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,同時路基沉陷病害率的變化率更小;③路基沉陷病害率隨著凍土含冰量的增加,先增加后下降,多冰凍土區(qū)沉陷病害率最低;④低溫亞穩(wěn)定多年凍土區(qū)縱向裂縫病害反而比高溫多年凍土區(qū)高,同時少冰凍土區(qū)縱向裂縫病害率幾乎為零:⑤增加路基高度對減小路基沉陷病害是有好處的,但同時也會增加縱向裂縫病害的發(fā)生率等。(4)通過分析多年凍土區(qū)路基病害形成機(jī)理及凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性主要影響因素,結(jié)合共玉高速多年凍土區(qū)現(xiàn)有舊路主要施工技術(shù),探討了共玉高速多年凍土地區(qū)路基病害形成原因。結(jié)果表明:①水分、多年凍土地溫、含冰量、路基高度以及不規(guī)范施工等是共玉高速多年凍土區(qū)路基病害發(fā)生的主要原因;②太陽直接輻射、降雨、地表水等是影響路基病害的主要因素;③共玉高速公路主要由于多年凍土影響地基沉降,導(dǎo)致路基路面整體沉降;④共玉高速多年凍土地區(qū)路基沉陷與裂縫產(chǎn)生原因總共分為6類,如原路線方向原地表土坑兩端地界斷面發(fā)生變化,使片塊石厚度發(fā)生變化,片塊石厚度不均,導(dǎo)致壓實(shí)度不均勻,路基產(chǎn)生差異沉降,導(dǎo)致路基沉陷等,具體見表4.1;⑤涵洞臺背沉陷產(chǎn)生原因總共分為3類,如由于涵洞臺背路基壓實(shí)不足,工后沉降,運(yùn)營期間在重荷載反復(fù)作用下,路基被壓密實(shí),導(dǎo)致路基沉陷等,具體見表4.2。(5)綜合以上的研究,結(jié)合共玉高速工程地質(zhì)條件及其它相關(guān)條件,以多年凍土區(qū)熱棒工及其工藝為主,提出了共玉高速多年凍土區(qū)路基病害的處理辦法及處置對策。國家規(guī)劃把共和至結(jié)古段建設(shè)成為具有青海特色的高速公路。然而,作為通往玉樹地區(qū)的“生命線”公路通道,其試運(yùn)營3年來,局部高溫不穩(wěn)定-極不穩(wěn)定多年凍土地段的路基已出現(xiàn)了不均勻沉降、變形。但是,通過本研究,不僅提出了適合共玉高速多年凍土區(qū)公路路基變形的處理辦法及處置對策,為214線共和至玉樹高速公路的長久運(yùn)營提供了技術(shù)支撐,同時,還在一定程度上進(jìn)一步推動了藏區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會跨越式發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。此外,還為青藏高原其它類似公路甚至國內(nèi)外一些多年凍土區(qū)公路路基的病害防治提供了一定的參考和借鑒。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U418.5
【部分圖文】：

片塊石層依靠自然對流效應(yīng)有良好的降溫效果；徐學(xué)祖（２００４）等得出片塊石層的鋪筑逡逑厚度ｌｍ？２ｍ左右為最佳選擇：汪雙杰（２００５）等研究發(fā)現(xiàn)片塊石粒徑為６？８ｃｍ及厚逡逑度較厚時降溫效果明顯；張明義（２００５）等研究結(jié)果表明，開放邊界較封閉邊界降溫及逡逑升溫速度更快等。實(shí)踐方面，青藏鐵路北麓河試驗(yàn)段證實(shí)片塊石路基冷卻降溫作用良好，逡逑且我國在青藏鐵路工程建設(shè)中，片塊石路基得到了大量應(yīng)用。逡逑１．３．５多年凍土區(qū)路基病害與處置對策研究逡逑（１）國外。國外多年凍土區(qū)路基病害與處置對策研究始于１９世紀(jì)末的西伯利亞多年凍土地區(qū)。逡逑之后，美國在阿拉斯加多年凍土區(qū)域也開始了凍土工程的研究。其研究成果對多年凍土地區(qū)病害防逡逑治匯集了豐富的經(jīng)驗(yàn)，如改變路基高度，采用淺色路面、塊石路甚等通風(fēng)路匥或采取熱棒等，都是逡逑多年凍土地區(qū)道路工程病害防治手段及相關(guān)工程措施。據(jù)研究表明，歐亞和北美大陸多年凍土區(qū)面逡逑積約占全球的６２％，因此多年凍土地區(qū)公路病害問題廣泛存在，口前相關(guān)研究也在進(jìn)一步開展著。逡逑（２）閩內(nèi)。在我國，多年凍土總面積約２１４萬平方公里，主要分布于青藏高原、西部高山及東逡逑北大小安嶺等地，其中青藏高原多年凍土約有１４８萬平方公里，在我國占比約７０％。近年來，在吸逡逑取前蘇聯(lián)和美國對凍土研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國研究人員對公路凍土環(huán)境、病害及防治等方面進(jìn)行逡逑了較為深入的研究。０前可將研究分為三個階段，具體如圖１．１所示。逡逑

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文典型案例法。本研究以共玉高速路基病害調(diào)查與分析作為具體研究案例，理，為共玉高速未來修建及發(fā)展運(yùn)營提供相關(guān)參考建議。逡逑術(shù)路線圖逡逑究主要技術(shù)路線圖１．２所示：逡逑共玉高速公路多年凍土地區(qū)路基病害分析與研究逡逑

根據(jù)相關(guān)的鉆孔資料，公路修筑后改變了原有天然地面和大氣之間的水熱平，使多年凍土路基下的溫度場和水分場發(fā)生了巨大變化，從而導(dǎo)致多年凍土上限降低。且隨著多年凍土地溫的升高，上限下降幅度增大。逡逑此外，通過對鉆孔地溫資料和現(xiàn)場多年凍土的擾動情況的研究發(fā)現(xiàn)，瀝青路面性阻礙著路基內(nèi)水分的蒸發(fā)，促使多年凍土上限進(jìn)一步降低：同時，周圍及路基凍土層的擾動也會促使多年凍土上限下降，且高溫多年凍土區(qū)多年凍土上限的下動影響更為嚴(yán)重。逡逑多年凍土融化夾層（融化核）逡逑．１融化夾層與與年平均地溫的關(guān)系逡逑多年凍土融化夾層存在于季節(jié)凍結(jié)層底板與多年凍土頂板之間。根據(jù)共玉高速段相關(guān)實(shí)測地溫?cái)?shù)據(jù)分析，多年凍土融化夾層的厚度隨著凍土年平均地溫的升高，且隨著年平均地溫的不斷升高，多年凍土路基下融化夾層厚度的增大速率越快。如圖２．１所示。逡逑邐３逡逑

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本文編號：2821719