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多年凍土地區築路

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凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質。冬季,凍土在負溫狀態下就像冰塊,隨溫度的降低體積發生劇烈膨脹,頂推上層的路基、路面。而在夏季,凍土隨著溫度升高而融化,體積縮小后使路基發生沉降,這種周期性變化往往很容易導致路基和路面塌陷、下沉、變形、破裂。因此,在凍土地區築路,是一個世界性難題。

1 多年凍土地區築路 -含冰量

 在土溫低於攝氏零度和具有形成地下冰的條件下,地下形成一層能持續多年保持凍結狀態的多年凍土。按凍土的總含水量和融沉係數,多年凍土分為:少冰凍土、多冰凍土、富冰凍土、飽冰凍土、含土冰層五類。含有一定數量的水或夾有冰層的多年凍土,由於築路改變了它的水熱條件,常出現一些不良的物理地質現象,如熱融滑坍、融凍泥流和熱融沉陷。熱融滑坍可使路基邊坡失穩,融凍泥流可掩埋路基,熱融沉陷容易導致路基發生不均勻沉陷或水分向路基上部集聚而引起凍脹、翻漿。

2 多年凍土地區築路 -凍脹

  多年凍土層上水(多年凍土上限以上的地下水)由於季節融凍層上層凍結時,其下未凍結的水具有承壓性質,往往將其上的凍層頂起形成隆丘,並在其內部不斷聚積凍結形成凍脹丘(季節凍脹丘也可由分凝作用形成,多年生凍脹丘則由凍結層下水補給而形成)。當承壓水突破地表,凍結堆積即成冰錐(冰錐的水源也可來源於河水、泉水)。路基底的凍脹丘和冰錐往往使路基鼓脹,引起路基路面的開裂與隆起;還可掩蓋道路,堵塞橋涵,使構築物發生嚴重變形;當凍脹丘、冰錐融解後路基又發生不均勻沉陷。路基附近的凍脹丘、冰錐掩埋路基會造成阻車。

3 多年凍土地區築路 -設計原則

  中國有高緯度凍土,也有高原凍土和高山凍土,不僅類型多,而且變化大。中國在凍土地區的築路實踐證明:根據凍土溫度、凍土類型、道路等級、路面要求以及施工期限等情況,可以採用不同的設計原則。為了保證路基穩定,必須正確選擇設計原則:①保護多年凍土的原則,適用於飽冰凍土和含土冰層地段和富冰凍土地段而公路等級較高時。②破壞多年凍土的原則,適用於少冰凍土和多冰凍土地段並按一般路基設計,而當富冰凍土地段融化后不致發生過量沉陷時也可按此原則。

4 多年凍土地區築路 -路基處理

  凍土地區的路基應有足夠的填土高度,並仔細搞好取土、排水的設計與施工,以避免凍脹、翻漿、熱融滑坍、熱融沉陷和凍脹丘、冰錐等病害。在有厚地下冰的地段,應盡量避免挖方、低填和不填不挖斷面,否則應採取專門的隔熱防融、基地換填等措施;在鋪築瀝青路面時,應注意採取措施以防黑色面層吸熱而產生新的熱融沉陷。

5 多年凍土地區築路 -結語

  中國多年凍土區面積約215萬平方公里,佔全國面積的22.3%。主要分佈在青藏高原,東北大、小興安嶺及西部高山等地。50年代,中國修建了興安嶺林區的鐵路,青藏公路及新疆天山公路,為多年凍土地區築路積累了經驗。21世紀初舉世聞名的青藏鐵路的修建是對中國凍土工程研究的挑戰和考驗,鐵路的暢通運行說明中國凍土學研究已達世界水平。

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