多年冻土区路基工程常见灾害及处理措施
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一、坑洞坑洞是指道路表面出现的凹陷或塌陷现象。
多年冻土地区的坑洞主要由以下因素引起:1.冻胀与融化:多年冻土地区冬季气温较低,道路上的积雪和路面积水在融化时会产生胀冻作用,导致路面下部土体体积的不断变化,最终导致道路表层形成坑洞。
2.土壤融解和保水性差:由于多年冻土地区温度较低,土壤中的冻结水分难以完全融化,导致道路底部土体的水分排不出去,进而导致路面在压力下发生沉降,形成坑洞。
3.交通荷载:尤其是重型车辆的频繁行驶与变向,会导致路面结构层破坏和土体变形,进而产生坑洞。
坑洞给行车带来不便,严重时会导致交通事故发生。
修复坑洞需要填补空洞,常用的方法是在洞内填充砾石、碎石或混凝土修补,再进行压实处理。
二、冻胀冻胀是指土壤冻结过程中体积因冻结膨胀而引起的强度改变和变形现象。
多年冻土地区的公路冻胀主要由以下因素引起:1.冬季低温:多年冻土地区的冬季气温较低,土壤中的水分在冻结过程中膨胀,导致土壤中的冻胀力增大。
2.冻融循环:多年冻土地区的公路面临着四季冻融循环,土壤在经历多次冻结和融化过程后,容易形成空隙和裂缝,进而引发冻胀作用。
3.土壤成分和含水率:多年冻土地区的土壤通常含有较多的冻结水分,其中含水率高的黏质土和含冰含量高的土壤更容易发生冻胀。
冻胀对公路的影响主要表现为路面隆起、龟裂、破碎和下陷等问题。
为了防止冻胀对公路造成损害,可以采取以下措施:加装排水设施,确保路基排水通畅;控制含水率,通过合理的排水和防渗措施降低冻结水分的影响;加强路面结构的抗冻性能。
除了上述病害,多年冻土地区的公路还会面临其他问题,如路基塌陷、路肩塌陷、路基侧滑等。
这些问题主要与土壤的冻融性质、交通荷载、排水状况和公路设计等有关。
在公路建设中,应充分考虑多年冻土地区的特殊环境和土壤条件,采取科学合理的工程措施,提高公路的抗冻性能和承载能力,确保公路的安全和稳定性。
多年冻土对公路的危害多年冻土对公路的危害我们都知道,青藏铁路穿过很多的地区都是多年冻土区,那么多年冻土对公路的危害有哪些呢?我们一起来看看!1、多年冻土地区的两种公路病害1)冻胀:在有冻胀性土的路段,当有水分供给时,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流,在路基上部形成冰夹层、冰透镜体,导致路面不均匀隆起,使柔性路面开裂,刚性路面错逢或折断的现象称冻胀。
冻胀性分类:通常是在土质分类的基础上,按土的冻胀性强弱划分为三类或四类,分别为:轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。
2)翻浆:在有冻胀性土的路段,当冬季负气温时,水分连续向上聚流、冻结成冰,导致春融期间,土基含水过多,强度急剧降低,在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象称翻浆。
翻浆分类,根据导致翻浆的水分来源分为五类,分别为地下水类、地面水类、土体水类、气态水类、混合水类。
根据翻浆高峰时期路面变形破坏程度,将翻浆路段分为三级,分别为轻型、中型、重型。
2、影响冻胀与翻浆的因素公路冻胀与翻浆是多种因素综合作用的结果。
土质、水、温度与路面是影响冻胀的四个主要因素,翻浆除这四个因素影响外,还受行车荷载因素的影响。
在上述诸因素中,土质、温度和水是形成冻胀和翻浆的三个基本条件。
1)土质:粉性土具有最强的冻胀性,最容易形成翻浆。
这种土的毛细水上升较高祈且快,在负温度作用下水分易于迁移,如水源供给充足可形成特别严重的冻胀,在春融时承载能力急剧下降易于形成翻浆。
粘性土的毛细水上升虽高,但速度慢,只在水源供给充足且冻结速度缓慢的情况下,才能形成比较严重的冻胀和翻浆。
粉性土和粘性土含有较多的腐植质和易溶盐时,则更易形成冻胀和翻浆。
粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆,因其毛细水上升高度小、聚冰少,且在饱水情况下也能保持一定的强度;但当粗粒土中粉粘粒含量超过一定量以后,冻胀性明显增加,也能形成冻胀和翻浆。
2)水:冻胀与翻浆的过程,实质上就是水在路基中迁移,相变的过程。
多年冻土区道路病害类型及防治措施分析摘要:多年冻土及多年冻土区恶劣的环境给工程构筑物的建设及维护带来了极大的挑战。
在我国,多年冻土面积占全国面积的21.5%。
季节性冻土区面积占全国面积的53.5%,多数分布在我国的大兴安岭,青藏高原,祁连山,及喜马拉雅山等地,冻土分布及发育程度受很多方面的影响,例如植被、地层岩性、温度、土体的物理性质等都对冻土的形成有着紧密的联系,这些影响因素时刻影响着季节性冻土与多年冻土的冻融,对路基造成的影响非常大,路基病害一直是道路方向的难题,本文通过探讨影响冻土地区的因素以及冻土区的病害类型,总结与归纳冻土区病害的处理技术。
这对提高行车安全性并降低工程造价具有重要的意义。
关键词:冻土区;道路病害;防治措施引言在多年冻土地区进行道路合理有效地养护与维修,就必须首先明确多年冻土地区道路存在的主要病害类型及其形成原因,方能做到有的放矢。
在多年冻土地区修筑路基以后,破坏了冻土天然条件下的热平衡状态,改变了地表与大气间的热交换条件,使多年冻土地温重新进行热平衡调整,由于冻土的冻胀融沉特性,冻土道路普遍存在着严重的病害。
1冻土形成的影响因素1.1植被覆盖度对冻土的影响冻土环境与植被的覆盖率息息相关,研究发现,冻土区主要分布在草原,沼泽,湿地,草甸等地,除了受极低的气温的影响,草本植物和小灌木的覆盖也为冻土的发育提供良好的条件,沼泽,湿地,灌木使积水严重,增加土壤的含水率,使冻土的厚度增加,同样,多年冻土使地区的土壤长期处于含水率较大的情况,土壤甚至接近饱和状态,使草甸和植被更好发育,沼泽,植被较多分布在半阴坡,常期遮挡阳光的热传导,使地下温度降低,形成大厚度冻土层,经调查,草甸区的冻土厚度大于沼泽大于高寒草原覆盖率越小,冻土上限增加。
1.2温度对冻土的影响冻土的厚度、冻土每年的深度变化等特点与全球性气候变化都很大的关系,无论是平均的大气温度还是年平均的地面温度,都会不同程度的给冻土造成影响,通常地区,在没有冻结之前,地面温度都会高于气温,在地面马上开始冻结前,地面的平均温度和最低温度都会低于同一时刻的大气温度,但是土体也有可能会冻结,原因是土中水分由于受到土颗粒表面能的束缚且含有化学物质,使冻结温度要低于0℃,地表的温度由于周期性的波动造成的温度梯度,产生相应的热能,传导于地下,在最大季节冻深内,地温变化的强烈,导致季节性冻土易随着季节变化融化和冻结,而季节性冻深以下的地温不随时间变化而变化,这种稳定的温度场给季节性冻深以下的多年冻土提供绝佳的条件,季节性冻深以上冻土的温度场同样影响着冻土中未冻水的运动迁移的方向和冻土的强度。
多年冻土地区路基施工注意事项(1)施工前,应该查沿线冻土分布、类型、冻土上下限、冰层上限、地下水以及有无其他如热融(湖、塘)、冰丘、冰锥等不良地段。
(2)施工必须严格遵守保护冻土的原则,使路基施工后仍处于热学稳定状态。
路基原则上均应采取路堤形式,尤其在冰厚发育地段,并尽可能避免零填或浅挖断面,以免造成严重热融沉陷等病害。
弱融沉或不融沉的多年冻土地区,路基施工可按融化原则进行。
(3)路基排水与加固,除满足水力和土力条件外,应该考虑由于施工因素和排水系统修筑等引起的热力变化,不导致多年冻土层上限的下降。
(4)填方路基施工应符合以下要求。
○1排水。
当路基位于永久冻土的富冰冻土或含土冰层地段时,必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态。
排水系统与路基坡脚应保持足够距离。
高含冰量冻土集中地段,严禁坡脚滞水,路侧积水,边坡应及时铺填草皮。
在少冰与多冰冻土地段,也应避免施工时破坏土基热流平衡。
排水沟与坡脚距离不应小于2m;沼泽湿地地段不应小于8m。
饱冰冻土及含土冰层地段,应避免修建排水沟和截水沟,宜修建挡土埝(堰),距坡脚不应小于6m,若修建排水沟则不应小于10m。
○2基底处理。
填方基底为含冰较多的细粒土,且地下冰层不厚时,可挖除并用渗水性土回填压实,再填路基。
当基底为排水困难的低洼沼泽地段时,其底部应设置毛细水隔离层。
其厚度宜在路基沉落后至少高出水面0.5m,并在其上铺设反滤层。
沼泽地段路基基底生长塔头草时,可利用其做隔温层。
上述地段路堤应预加沉落度,并在修筑路面结构前,路基沉降基本趋于稳定。
○3路基高度。
路基高度应达到翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度。
按保持冻结原则施工的路段,应同时满足冻土上限不下降的要求。
多年冻土路基病害与整治1、研究背景及内容全球多年冻土的分布面积约占陆地面积的23%,主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地,其中我国的多年冻土分布面积高达215万km2,约占世界多年冻土分布面积的10%,占我国国土面积的22.4%,是世界上第三大冻土大国,而我国的多年冻土主要分布在青藏高原、大小兴安岭、祁连山、天山和阿尔泰山等高山、高纬度地区。
多年冻土是一种特殊土类。
其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
常规土类性质主要受颗粒的矿物和机械成分、密度和含水量控制,多半表现为静态特性。
多年冻土的性质除受上述因素控制以外,同时它的性质随温度和时间都在变化,表现为动态特性。
所以,冻土是一处对温度十分敏感且性质不稳定的土体。
随着全球气候的逐渐变暖和人类活动加强,多年冻土上限呈现出下降的趋势,多年冻土也在不断退化,对路基路面的稳定也造成了极大威胁。
关键的是冻土在冻结、融化时具有特殊的物理、力学性质变化。
土壤冻结时最重要的物理过程是水分的迁移和重分布,而冻土融化时最重要的是物理力学变化是结构、强度的急剧衰减。
从而在冻融循环中不断地改变着土层的形态结构和物理力学性质,导致工程建筑物基础的反复变化与破坏。
在大多数情况下,病害的发生发展过程与变化结果具有单向、不可逆的规律。
冻土地区筑路工作中的问题除了一般寒区道路中常见的路基冻胀、翻浆路面冻融松散低温开裂外,还有冻土地区特有的道路病害——路基热融沉降、边坡热融滑塌。
2、多年冻土路基病害2.1 热融沉降(陷)因气候转暖,或森林砍伐与火灾,或修建工程构、建筑物,特别是采暖型的建筑,破坏了原来地面的植被和热力动态,使其冻结与融化深度加大。
导致地下冰或富冰土层融化,于是在上覆土层自重及建筑物荷载作用下,地基土便出现沉降或深陷现象,从而使建筑物无法正常运行,甚至破坏。
这是多年冻土区各种建筑物遭受冻害的主要原因。
2.2 融冻滑塌在地下冰发育的斜坡上,由于路堑工程或挖方取土,或河流侵蚀坡脚,使地下冰层或富冰土层外露,而不断融化,造成上覆植被或土层失去支撑而不断下滑。
冻土路基病害成因及处理摘要:随着我国公路建设事业的不断推进,寒地冻土区域的公路建设事业也取得了蓬勃的发展。
从已建成的公路、铁路等交通基础设施运营效果看,多年冻土工程建设面临着许多新的问题。
尤其在高温冻土区,如何在解决冻土路基热稳定性的前提下,保持路基工程的长期稳定性问题,是目前冻土区道路工程研究的重要课题之一。
本文首先分析了冻土路基病害的形成机理和冻土工程地质特性,然后重点探讨了冻土路基病害的主要类型及成因,最后详细阐述了冻土路基病害的治理措施。
关键词:冻土;路基;病害;冻胀翻浆;排水Abstra ct: as China’s highway construction business, the continuous progress of the cold permafrost area highway construction business has made rapid development. From the completed highway, railway and other transportation infrastructure operation effect look, permafrost engineering construction is faced with many new problems. Especially in the high temperature permafrost region, and how to solve the frozen soil subgrade under the premise of thermal stability, maintain the long-term stability of the subgrade engineering, is the permafrost region road engineering research one of the important issues. This paper first analyzes the permafrost roadbed disease formation mechanism and frozen soil engineering geological characteristics, and then probes into the frozen soil roadbed disease of the main types and causes, and finally elaborated on frozen soil roadbed disease control measures.Keywords: frozen soil; Subgrade; Disease; Frost heave pumping; drainage一、冻土路基病害的形成机理冻土是一种特殊土类,其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
冻土路基病害类型成因及防治措施一、病害类型1、冻胀冻胀是由于土中水的冻结和冰体(特别是凸镜状冰体)的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。
冻胀一般会导致地面发生变形,形成冻胀垄岗.冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀;同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集,水分相对集中,水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层,使土体积膨胀。
冻胀是冻土区筑路时需要考虑的另一个重要问题.一般情况下,在低温冻土区,活动层厚度一般较小,且存在双向冻结,冻结速度较快,故冻胀相对较轻。
而在高温冻土区,活动层厚度一般较大,冻结速度也较低,如存在粉质土和足够的水分则冻胀严重。
冻胀形成机理当路基表面的土开始冻结时,土孔隙内的自由水在0℃时首先冻结,形成冰晶体.当温度继续下降时,与冰晶体接触的薄膜水受冰的结晶力作用,迁移到冰晶体上面冻结,使得与冰晶体接触的土粒上的水膜变薄,破坏了原来的吸附平衡状态,土粒的分子引力有剩余,就要从下面水膜较厚的土粒吸引水分子。
同时,当水膜变薄时,薄膜水内的离子浓度增加,产生了渗透压力差。
在土粒分子引力与渗透压力差的共同作用下,薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处迁移,并逐层向下传递.在温度为0℃—-5℃的条件下,当未冻区有充分的水源供给时,水分发生连续向冻结线的迁移,使路基上部大量聚冰。
当冻结线在某一深度停留时间较长,水分有较多的迁移时间,且水源供给充分时,可能在该深度处形成明显的聚冰层;当冻结速度较快,每一深度处水分迁移的时间短,聚冰少且均匀分布,可能不形成明显的聚冰层.冻胀的评价指标(1)总冻胀路面全宽内的平均冻胀值称为总冻胀。
在寒冷地区内地下水位高的地段,使用强冻胀性土的路基,冻胀可达15—20cm。
(2)不均匀冻胀当路基土不均匀或压实不均匀或供水不均匀时,都可能导致冬季聚冰的不均匀,从而形成不均匀冻胀.不均匀冻胀是总冻胀的一部分,但可使柔性路面不均匀隆起或开裂,可使刚性路面发生错缝或断板.(3)冻胀系数(或冻胀率)平均冻胀值h与其相应的冻结深度z的比值,称为冻胀系数。
冻土地区路基处理方法冻土地区是指处于低温条件下土壤水分大部分或全部以冰态存在的地区。
由于冻土的特殊性质,对于路基的设计和施工提出了一定的要求。
本文将介绍冻土地区路基处理的方法,主要包括路基选线、路基设计、路基施工和路基维护等方面。
一、路基选线在冻土地区进行路基选线时,需要考虑以下几个要点:1.路基应避免穿越活跃冻土带:活跃冻土带是指在冻土地区,每年温度在0℃以下的时间段内,土壤中的水分凝结成冰,并导致土壤体积发生变化的区域。
穿越活跃冻土带的路基容易产生沉陷和变形,影响路基的稳定性。
2.路基应选择冻土层较薄的区域:冻土层的厚度是影响路基稳定性的重要因素。
选择冻土层较薄的区域可以减小路基的变形和沉陷。
3.路基应避免穿越高温季节积蓄土壤水分较多的区域:在冻土地区,高温季节土壤中的冰会融化成水,使土壤变得湿润。
如果路基穿越这样的区域,土壤的湿润度会增加,对路基的稳定性造成不利影响。
二、路基设计在冻土地区进行路基设计时,需要考虑以下几个要点:1.路基高度的确定:路基高度的确定应根据冻土层的厚度和路基所处地区的气温条件来进行。
冻土层薄的地区,可以适当降低路基的高度,减小路基的变形和沉陷。
2.路面结构的设计:路面结构应考虑到冻融循环对材料的破坏和变形的影响。
可以采用冻结碴石或混凝土路面,以增加路面的强度和耐久性。
3.排水系统的设计:在冻土地区,排水系统的设计尤为重要。
由于冻土地区地下水位较高,土壤中的冰融化后会以液态水的形式存在,容易造成路基沉陷和变形。
因此,需要设计合理的排水系统,确保路基能够及时排水,防止水分对路基的破坏。
三、路基施工在冻土地区进行路基施工时,需要考虑以下几个要点:1.压实措施:由于冻土地区的土壤含水量较高,施工中容易出现土壤的液化和土壤颗粒的分离。
为了增加路基的密实度,可以采用振动压实等措施。
2.路基加固:在冻土地区,为了增加路基的稳定性,可以采用加固措施,如加设排水管或加厚路基等。
3.施工时间的选择:在冻土地区进行路基施工时,需要尽量选择较暖的季节进行施工,以减少冻土的影响。
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从已建成的公路、铁路等交通基础设施运营效果看,多年冻土工程建设面临着许多新的问题。
尤其在高温冻土区,如何在解决冻土路基热稳定性的前提下,保持路基工程的长期稳定性问题,是目前冻土区道路工程研究的重要课题之一。
本文首先分析了冻土路基病害的形成机理和冻土工程地质特性,然后重点探讨了冻土路基病害的主要类型及成因,最后详细阐述了冻土路基病害的治理措施。
关键词:冻土;路基;病害;冻胀翻浆;排水abstract: as china’s highway construction business, the continuous progress of the cold permafrost area highway construction business has made rapid development. from the completed highway, railway and other transportation infrastructure operation effect look, permafrost engineering construction is faced with many new problems. especially in the high temperature permafrost region, and how to solve the frozen soil subgrade under the premise of thermal stability, maintain the long-term stability of the subgrade engineering, is the permafrost region road engineering research one of the important issues. this paper first analyzes the permafrost。