为评价青藏公路沿线多年冻土区高寒草甸和人工种植植物固土护坡力学贡献,本研究选取位于青藏公路沿线北麓河地区一处热融滑塌灾害作为研究区。以原生草甸(主要植物种为嵩草(Carex myosuroides Vill.)和藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim.))和人工种植垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、星星草(Puccinellia tenuiflora(Griseb.)Scribn.&Merr.)、冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.)、早熟禾(Poa annua L.)、碱茅(Puccinellia distans(L.)Parl.)和中华羊茅(Festuca sinensis Keng ex S.L.Lu)等6种生长期为1 a草本为研究对象,通过开展室内原状根-土复合体剪切试验,探讨了草本根系增强热融滑塌型边坡体抗剪强度作用贡献,并采用静力平衡法对该热融滑塌型边坡稳定性进行了评价。主要得到如下结果:通过室内洗根试验得到根-土复合体试样平均含根量由高至低依次为原生草甸(33.33 mg·cm-3
块石护坡在多年冻土区路基工程建设和维护中已得到广泛应用。近年来,有关块石护坡的降温效能存在一些争议,尤其是在高温冻土区其能否抵御气候变暖的不利影响这一问题引起了学者的关注。基于青藏铁路近20年现场观测数据和数值模拟预测,探讨气候变暖背景下高温冻土区块石护坡路基50年内的热状况演化规律以及天然场地高温冻土退化过程。结果表明:块石护坡路基能够有效抬升人为冻土上限,路基运营20年后人为冻土上限较原天然上限仍有近2 m的抬升;路基运营20年内,浅层冻土地基存在明显升温过程,导致人为上限以下形成厚度达6~8 m的高温冻土层,其压缩和蠕变变形可引发量值可观的路基沉降变形;在50年气温升高2.6℃情景下,路基运营30年后人为冻土上限下降至同期天然场地冻土上限水平,此后路基人为上限与天然冻土上限同步下降,会进一步引发显著的路基沉降变形。对于高温冻土区块石护坡路基而言,依据路基热状况和变形发展过程,适时采用如热管类的补强措施是必要的。
冻土区生态环境脆弱,而公路路堑开挖会破坏施工区的生态环境。因此,如何恢复冻土区绿化是实现绿色交通的重要前提。鉴于客土喷播技术在非冻土区具有良好的绿化效果,本文以青海省S102西宁绕城线公路边坡工程为试验段,在该区域采用客土喷播技术对季冻区路堑边坡进行绿化,并对施工中的关键点进行了总结。工程实践证明,客土喷播植草技术具有施工进度快、绿化效果好的特点,有利于季节冻土区边坡生态环境的快速修复,可为类似地区的边坡绿化恢复工程提供参考。
气候变暖的背景下,青藏铁路冻土路基稳定性面临严峻挑战,主要表现为路基出现沉降、开裂等病害。本文通过分析青藏铁路多年冻土区K1496+750路基断面地质条件,对本断面路基沉降产生原因进行分析,并通过分析长周期的变形监测数据,讨论了路基采取块石护坡和热棒等防护措施的作用效果,为多年冻土区路基病害防治提供借鉴。
青藏铁路多年冻土区的片石护坡路基的大量使用,起到了降低路基基底多年冻土温度和调节多年冻土人为上限形态的作用,为青藏铁路的安全运营提供技术保障。青藏铁路多年冻土区沿线沙害主要分布在线路经过的河谷及湖泊附近,在风沙危害严重地段,片石护坡孔隙被沙害掩埋,改变了片石层传热特性,影响片石护坡的降温效果。通过室内试验及现场地温监测分析,根据不同条件(有无积沙、阴阳坡)对片石护坡的降温效果进行了对比分析,研究结果表明:(1)由于片块石层的大孔隙特性,使得片块石护坡能通过暖季隔热、寒季散热这一机理来对路基体进行降温,测温数据显示降温效果良好;(2)片石护坡积沙后其降温效果明显减弱,通过片石层内0.6 m和0.8 m深度的地温积温比较,积沙路段积温明显高于无积沙路段,其中路基阳坡侧高出约50%,路基阴坡侧高出约100%。
本文以福建省武夷山市省道S303线冻土边坡为工程试验段,对该路段不同边坡土质特性进行了不同边坡防护方案研究,提出了JCDK-1固化剂护坡、树枝无砂混凝土支护排水护坡与乳化沥青护坡技术方案,经过以上方案试点施工,最终取得了显著成果,为同类工程提供技术研究依据。
高速铁路对轨道平顺性具有非常高的要求,在季节冻土区建设的铁路面临着路基冻胀问题,由路基冻胀引起的轨道变形严重影响了高速铁路运行的安全性与舒适性.通过对比其他学者关于路基冻胀的处理与防治方法,提出了采用水泥稳定级配碎石代替普通级配碎石作为基床表层填料,同时在路基边坡铺设保温护坡的方法来防治路基冻胀.根据哈大客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值仿真方法分析路基基床表层采用水泥稳定级配碎石和在路基边坡加设保温护坡后对路基温度场的影响.并将分析结果与哈大客运专线的现场实测结果进行了对比,验证了有限元数值仿真结果的可靠性,分析结果表明:在基床表层换填水泥稳定级配碎石,同时在路基边坡铺设3.0 m高、2.5 m宽的保温护坡后可以有效缓解路基的冻胀,与无任何保温措施的普通路基相比,路基中心处的最大冻结深度减小了0.5 m,路肩处的最大冻结深度减小了1.1 m.
通过测量平均粒径为1,2,3和5 cm的天然碎石层的反射率,以揭示影响碎石层反射率的主控因子。为了提高碎石层的反射率,将不同粒径骨料均匀涂上高反射率材料,并将实测碎石层表面的反射率与采用ASTM E1918A规范计算结果进行对比。研究发现:ASTM E1918A规范计算值是文中模型的一个特例。当太阳辐射瞬时强度值变化小于20 W/m2,模型计算的反射率与ASTM E1918A计算值的偏差在0.00~0.03。由于碎石层表面粗糙度,其反射率总比新鲜碎石平面的反射率低0.10~0.25,且随着骨料粒径的增大,天然碎石层的反射率逐渐降低。因为从表面散射反射的光子重新回到表面的概率增大,加剧了碎石孔隙间的多重反射,从而降低了反射率。经喷涂高反射率材料后,可将碎石层反射率从0.262提高至0.433,提高幅度在0.10~0.20。提高碎块路基的反射率可以有效地降低路基边坡温度,有利于保护冻土路基的稳定性。
片石保温护坡是保护多年冻土的一种有效工程措施。本文结合国道214线病害整治工程和共和至玉树高速公路及青藏铁路试验工程的测试资料,通过片石护坡路基与普通路基的对比分析,研究在路基边坡上铺设了片石层后,片石层对路基及基底多年冻土降温效果特征。
为研究加筋土结构在多年冻土区路基边坡的工程效果与适用条件,在拉萨—日喀则铁路路基边坡进行了设计并开展了试验研究,包括测定的物理力学性能指标、对土工格栅冻融及拉拔摩擦进行了试验、对现场断面的变形进行了测试。试验结果表明,加筋土结构适应路堤边坡变形,可用于多年冻土区路基边坡防护。