季冻区条件下的膨胀土边坡因土体自身“遇水膨胀、失水收缩”特性，且受高寒地区环境威胁，渠道边坡极易发生表面开裂、滑塌等破坏现象。本文选取黑龙江省内典型膨胀土渠道，采用室内试验的方法，探究膨胀土的基本物理特性及膨胀性，揭示封闭系统下土体的冻胀变形规律，厘清含水率与冻胀率之间的关系。结果表明：该地区膨胀土为弱膨胀土，封闭系统下不同含水率的土样冻胀量随着含水率的增大不断升高，最大冻胀率为5.86%。本文研究成果可为膨胀土边坡稳定性治理提供一定参考。
针对施工单位在实际工程越冬维护温度监控工作中出现的温度监测效率低、准确率难以保证等问题,采用多物理模拟软件COMSOL Multiphysics,开展了越冬维护期间冻结土壤温度场模拟。结合吉林省松原市某具体在建工程试验,构建了温度模型,考察了试验不同测温点温度监测值与温度模拟值的关系。从温度监测值与温度模拟值对比曲线图可知:温度场数值模拟得到的温度与试验得到的温度吻合度较高,可应用于实际工程中;仿真模拟得到的温度更能有效地预测季节性冻土地区冬季冻土内部温度的发展规律。
利用一系列的共振柱试验考察了季节性冻土地区路基土的动态剪切模量在不同的冻融循环次数和含水率下的演化规律。分析结果认为,冻融循环次数和含水率与路基土的G/Gmax、1/G以及Gmax的关系可分别用指数函数和开口朝下的抛物线函数描述,据此提出了一个可综合考虑上述两种影响因素的经验公式用来预测路基土的Gmax。该经验公式可为季节性冻土地区路基设计提供有益参考。
分析齐齐哈尔地区市政道路路面裂缝的主要成因,包括气候因素、材料因素、行车荷载和施工因素。根据季节性冻土地区的实际情况对相关技术进行研究,提出合适的养护技术,以此促进市政道路的正常使用,减少路面病害。
哈大高铁是世界上首条投入运营的新建高寒季节性冻土地区高速铁路。通过对哈大高铁路基冻胀监测数据综合分析,研究了路基冻胀发展变化规律,结果表明:路基冻胀发展包括初始波动、快速发展、稳定维持和融化回落期4个阶段,最大冻结深度普遍大于标准冻深;冻胀变形总体可控并趋于稳定,冻胀变形主要集中在表层级配碎石层,较高的路基含水率加剧了冻胀变形。建议后续路基冻胀防治应对设计冻深根据填料类别等因素进行修正,采用路基基床级配碎石掺水泥不冻胀整体结构,将冻胀观测结果作为沉降评估的重要依据。
季节性冻土由内含冰的土壤、岩石构成,该地质结构受季节影响极为严重,在冬季时地层坚硬,在夏季时冻土会变成沼泽,造成地面沉降、凹陷等现象,使施工建设无法顺利进行,还会毁坏地基,影响工程建设安全性、稳定性。近年来,随着我国高铁在东北地区的全面布局,隧道穿越季节性冻土地带,如何解决冻融问题,保证隧道防冻结构的问题,逐步显现。依照吉图珲铁路客专项目隧道施工技术,研究季节性冻土地区隧道工程防冻结构,以期为季节性冻土隧道工程的建设施工综合能力提供依据。
合理的防冻胀基床结构是季节性冻土地区高速铁路防冻胀的关键。本文通过开展哈大高速铁路正线与线外现场足尺试验,对局部保温措施与全断面保温措施的有效性进行了研究。试验结果表明:路肩和线间局部保温措施只能减小保温部位的冻结深度和冻胀,不能抑制轨道结构处的冻胀,不适用于季节性冻土地区高速铁路防冻胀设计;全断面保温措施能够降低轨道结构处的冻结深度和冻胀,有较好的防冻胀效果,季节性冻土地区高速铁路路基可采用全断面保温基床结构进行防冻胀设计。
在典型季节性冰冻气候区公路路基内埋设温度传感器及单点位移计,采用无线远程自动传输装置,获取了一个完整冻结-融化周期内路基冻融过程实时监测数据,定量分析了路基冻结-融化时间、降温升温幅度、降温升温速率及分层冻胀量和总冻胀量特征,指出下路床下部及有水源补给的冻深线末端是发生冻胀的主要层位,春融期上下冻层双向融化产生的软弱夹层会导致路基承载力下降,应作为冻害防治考虑的重点,对路基冻融机理分析和冻害防治具有重要的参考意义。
路基的冻胀和翻浆是公路工程中最常见的病害,针对季节性冻土地区公路路基水分迁移和冻胀翻浆特点,为指导设计和施工,对冻胀翻浆的机理进行了分析,提出了防治路基冻胀翻浆的措施。
