为了研究冻土区桩侧水热效应对桩基稳定性的影响,采用电阻热源模拟桩侧水热效应,并利用高低温试验箱进行单桩模型试验,通过设定有、无桩侧水两种环境因素,对比分析了桩侧水热效应对桩身应变、桩侧冻结应力、桩土相对位移、桩基的极限承载力和桩侧冻结应力与桩顶位移的流变特性的影响。试验表明,冻土区桩侧水热效应能使桩侧冻结应力减弱,造成桩身应变与桩顶位移增大,桩-土相对位移增加,同时加速桩基沉降,导致桩基极限承载力降幅达16%,且上述影响随着荷载等级的提高而增强,造成桩基承载力严重下降。

为了研究冻土区桩底水对桩基稳定性的影响,制作混凝土模型桩及桩底水热效应装置并采用对比试验方法对模型桩顶逐级加载开展桩底水热效应对冻土桩–土流变特性影响的模型试验研究,得出桩身切向冻结应力传递函数曲线及桩端阻力传递函数曲线,分析不同荷载等级下桩底水对桩土相对位移及桩端阻力,桩–土流变特性,荷载传递特性,桩基承载特性的影响。结果表明:桩底水的作用减弱了冻土桩侧冻结强度及桩端地基土的抗力,造成桩土相对位移过大,加大了桩–冻土的流变效应,影响了桩侧冻结力和端阻力承担荷载的比例而使得桩基过分依靠桩侧切向冻结力来承受荷载且上述作用随着荷载的增大而增大,造成桩基承载力严重下降。

多年冻土区沥青路面的吸热量与幅宽密切相关,高速公路宽幅沥青路面的吸热量较二级公路将显著增加,并在路基底部中心位置产生"聚热效应"。而传统的冻土工程措施都是针对低等级公路窄幅路基的需求提出的,不能满足高速公路宽幅路基热量调控的使用要求。文中基于沥青路面宽幅热效应的分析,对传统的单一工程措施进行了综合评价,根据各自的适应条件及作用机理提出了两种复合工程措施,并对13.5m幅宽试验工程的地温观测数据进行了分析,研究表明两种复合措施都具有良好的地温调控效果,对宽幅沥青路面的热效应可起到防治作用,目前已在共玉高速公路建设中进行了推广应用。

在冻土层之上筑路,由于会改变地 气界面的热物理特性,进而影响冻土层的热力→动力稳定性,故而修筑一定高度的路基成为保护冻土层所采取的一种常规措施.在修筑路基之后,与路基边坡的朝向有关的热效应是冻土路基工程保护措施必须考虑的问题.在数理分析与数值模拟分析的基础上,给出了可根据气温的年最大和最小月平均值计算路基表面的融化指数与冻结指数以及有关热状况参数的方法,并以青藏铁路北麓河段2002年为例进行了计算分析.实例分析表明,即便是没有修筑道路,北麓河地区的冻土也已经处于临界状态;路基相对的两个坡面,由于朝向不同会造成温度分布的强非均匀性,其中南和偏南方向与北和偏北方向的路基坡面热状况差异最大,有必要对路基相对的两个坡面采用不同的防护措施,一方面改善就地取土修筑路基对其下伏冻土层的直接不良影响,同时也尽可能减小路基表面温度分布的非均匀性,以避免纵向裂缝的发生.