季节性冻土地区的边坡稳定性问题一直是岩土工程领域的重要研究课题。文中通过对季节性冻土边坡冻融影响因素的分析,包括气候条件、土质特性、水分含量、地形地貌等,探讨了冻融作用对边坡稳定性的影响机制。同时,结合实际工程案例,提出了一系列有效的治理办法,如保温法、排水法、支挡结构加固法等,为季节性冻土地区的边坡工程建设和维护提供了有价值的参考。
冻土是一种具有复杂特性的地质体,温度、湿度、压力、地质构造等因素的变化会导致冻土呈现出不同的特点,给路基设计带来很大的不确定性和复杂性。分析了影响高速公路冻土路基设计的因素、设计的思路和策略、计算方法,并对高速公路冻土路基设计的具体方法如保温隔热法、排水隔水法、复合地基法、换填法、化学加固法、动态设计法等方法逐一进行了剖析,明确在实际应用中需要根据当地的气候条件、工程要求、冻土性质等因素来选择合适的保温材料、铺设厚度、排水系统、隔水材料、换填材料、化学物质以及施工方法,可为高速公路冻土路基的设计和施工提供参考。
【目的】季节性冻土的冻融循环过程显著影响了流域水循环和冻土层的演变。明晰冻融过程演变规律,为保障季节性冻土区生态及水利水电工程的建设和运行管理提供理论支撑。【方法】基于我国东北部典型季节性冻土区的10个气象站和冻土观测站数据,分析1960—2020年冻融指数的时空分布特征,计算了最大冻结深度、冻结开始日期、完全融化日期、冻融期、冻土退化速率,并结合气候(年平均气温、冻结温度变化率、冻结指数、融化指数)及地理参数(经纬度、海拔),利用相关性分析评估1960—2023年典型季节性冻土区最大冻结深度、冻土退化速率与冻融状态的影响。【结果】我国东北部典型季节性冻土区冻结指数以55.10℃·d/10 a的速率减小,融化指数以60.80℃·d/10 a的速率增加。60 a间最大冻结深度范围为68.00~260.00 cm,冻土退化速率范围为0.07~1.45 cm/a,开始冻结日期推迟速率为1.15 d/10 a,完全融化日期以4.71 d/10 a的速率显著提前,冻融期以5.60 d/10 a的速率缩短。【结论】冻结指数与纬度的相关性大,而融化指数与海拔相关性强。我国东北部典型季节性冻土区最大冻...
针对内蒙古岛状多年冻土区公路冻害问题,对区域内博克图至牙克石、室韦至拉布大林、伊尔施至柴桥三条公路进行了冻害调查统计。基于调查结果以及冻土地基和路基温度场计算结果阐述了冻土路基主要病害类型与形成原因,分析了区域内外界环境对公路冻害的影响。研究结果表明:该路域环境具有地表植被茂密、水体丰富、季节性积雪融水等显著特征;博克图至牙克石和室韦至拉布大林两条公路病害主要是由多年冻土融沉作用引起,而伊尔施至柴桥公路的病害主要由冻胀作用导致;区域内新建公路会破坏原有的沼泽湿地生态系统,从而影响路基结构内部的热状态以及永久冻土;路域环境地表丰富水体、路基坡脚积水或径流、季节性积雪融水也会增加路基路面的病害风险,影响路基的稳定性。
中俄原油管道工程北起我国漠河,南到大庆,管道工程穿越大兴安岭多年冻土区和南部松嫩平原的季节冻土区。管道沿线冻土属于高温、高含冰冻土,土体稳定性差,对管道的灾害性评价具有一定的必要性。该文选取管道沿线松岭、加格达奇和喇嘛甸3个冻土区,将自然环境、冻土状况及管道扰动因素作为评价指标,运用可变模糊集对立统一定理的评价方法,进行多年冻土及季节冻土冻害破坏的稳定性评价。通过分析评价,松岭区为大片融区多年冻土,评价的计算值为3.41,属于Ⅲ级冻土,稳定性为不良;加格达奇为岛状多年冻土,计算结果为2.468,为Ⅱ级冻土,稳定性较好;喇嘛甸是管道沿线季节冻土区,土体受盐渍灾害影响,评价值为3.254,等级为Ⅲ级,为不良冻土。
以西北季节冻土区广泛采用的挖井基础桥墩为研究对象,运用ABAQUS有限元软件,建立土-挖井基础-桥墩相互作用体系有限元模型,通过拟静力模型试验验证其合理性,并基于该模型分析季节冻土区铁路挖井基础桥墩的地震破坏特征及抗震性能影响因素。结果表明:在地震作用下,存在季节冻土层时浅埋挖井基础桥墩的破坏模式从无冻土时基础周围土体的破坏转变为桥墩本身不同程度的破坏;与非冻结条件相比,存在0.2和0.4 m厚冻土层时,土-挖井基础-桥墩体系的峰值荷载分别提高了约76%和148%,累积耗能增加了约121%和167%;当表层冻土完全融化时,体系的峰值荷载下降接近70%,累计耗能仅为0.4 m厚冻土层时的21.4%;基础埋深的增加可有效提高季节冻土区挖井基础桥墩的抗震性能,但也会增加桥墩混凝土的破坏程度;墩身配筋率对埋深较小的挖井基础桥墩水平承载力影响较小。
在多年冻土区开展公路建设,需要特别注意路基变形带来的影响,以此来提升公路的耐久性及适用性。从多种工况条件下路基的稳定性评估入手,结合实践经验总结了路基斜坡的主要特征。同时,进一步探讨了路基的高度、坡度、宽度等对其稳定性的作用,基于此确定了影响冻土路基临界高度的主要参数,以期能够为多年冻土地区的公路工程建设提供技术支持。
多年冻土区有机碳对气候变暖存在迅速而强烈的响应和反馈。基于长江源多年冻土区40个采样点的120份土壤样品,分析土壤有机碳分布特征,并探讨其影响因素。结果表明,长江源多年冻土区土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,0~10、10~20、20~30 cm层有机碳含量分别为8.00±4.95、7.65±5.21、7.28±5.00 g·kg-1;随海拔升高而增加,4400~4500、4500~4600、4600~4700、4700~4800、4800~4900、4900~5000、5000~5100、5100~5250 m的30 cm以内土壤平均有机碳含量分别为3.25±0.43、3.67±1.88、7.76±4.77、7.62±3.24、6.78±3.28、7.85±4.94、11.61±4.31、11.48±4.73 g·kg-1;随纬度增加而降低,33°~34°、34°~35°、35°~36°N的30 cm以内土壤平均有机碳含量分别为9.47±4.44、3.42±2.04、4.21±1.58 g·kg-1。研究区0~10...
基于1km的MODIS地表温度产品(MOD11A1和MYD11A1),使用地表冻结数模型反演2003-2019年蒙古高原多年冻土分布。在此基础上,提出了一种将识别冻土分布的逻辑值转化为定量计算多年冻土变化率的方法,分析蒙古高原多年冻土时空变化特征及其影响因素。主要结果表明:蒙古高原多年冻土面积约57.07×10~4km2;空间上,105°E以东多年冻土退化程度大于以西地区;相较其他土地覆盖类型,森林和草甸草原下的多年冻土退化更显著;时间上,多年冻土随纬度和海拔变化呈现明显差异,其中500~2500m范围多年冻土变化尤为显著;影响因子对多年冻土面积影响的方差贡献度排序为:NDVI>雪盖>雪深>表层土壤水>降水>冬季太阳辐射,表明靠近活动层顶部的植被、雪盖和雪深对多年冻土分布影响最大,且多年冻土面积减少显著的区域与植被NDVI显著上升区域及105°E以东积雪大面积融化甚至消失的区域具有一致性。
基于前人的研究成果和对冻土地区路基资料的调查分析,从热量因素、水分因素、工程地质因素以及设计因素4个方面评价了冻土区路基稳定性。利用层次分析法结合模糊数学理论,选取了13项起主要影响的指标作为评价指标,通过确定各个影响因素对目标的权值,将因素的影响程度进行数学化,提出了一种科学合理的评价方法,建立了冻土区路基稳定性评价体系,对冻土区路基稳定性进行评价。