常年凍土地區路基變形的控制對策探析

郭忠

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區路基的熱平衡狀態失調，路基變形情況十分嚴重。根據凍土地區的施工特點，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發，對常年凍土地區的路基情況進行實地分析和考察，并研究出相應的控制對策。

關鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區由于氣溫原因，公路經常會出現常年凍土的現象，這給公路的施工和設計帶來了一定的難度。對路面鉆芯取樣，并進行分析，研究路基凍融產生的原因和變形的規律，可為控制路基變形提供良好的科學理論依據。對常年凍土地區公路建設的研究，關鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區是典型的常年凍土地區，當地的公路設計都符合我國的公路施工標準。對常年凍土地區的公路進行開發、設計和施工，對我國西部地區的開發具有至關重要的作用。

1 路段實地調查

1.1 路面狀況調查

在對常年凍土地區公路的實際考察中，我們發現某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關系。經過比對，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現象，柔性面較剛性面損壞更為嚴重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現場，我們一共鉆取了24個芯樣，其中剛性路面占了4個。研究發現，多數的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當地的氣候條件使得剛性基層產生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測量公路的彎沉情況，并采用符合國家標準的汽車對路面進行測量。研究發現，路面的中段比兩側的彎沉情況更為嚴重，同時，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區路面的變形情況，我們可以對凍融情況進行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發展規律等幾個方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態的影響，凍土地區的路基損壞變形情況十分嚴重，針對凍土地區公路的工程施工特點，具體可以從以下幾個方面進行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區的路基面不斷向外排水并出現固結下沉的現象，這個過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導致凍土地區常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點。根據多年來對凍土地區的路面研究發現，不管什么樣的土質，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強的是粉質黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會十分緩慢，而整個凍土地面路基的下沉速度也會十分緩慢。

2.2 季節融化層的凍脹性

凍土在季節交替過程中發生凍結膨脹現象，被稱之為土體的凍脹性。這一現象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結構的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結程度的為強凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關系，土體密度越大，凍結的程度也越大，但是當土體的密度達到1.68～1.8 g/cm時，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區的凍融時間會不停地發生改變，這些物理力學不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據變化可分為穩定凍結期、穩定融化期、不穩定凍結期和不穩定融化期。

路基從造型上看屬于線形構筑物，所以按照平面的非穩態相變溫度場的有關方程式對其進行分析，計算結果顯示，溫度場的分布會隨著年限和時間的變化而發生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場的分布是不對稱的。

3 路基變形的控制對策

要控制常年凍土地區公路的路基變形，需要對其進行實地考察，對路面的修筑技術進行探索，分析控制路基變形的難點所在，同時還要研究常年凍土地區的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結構和路面材料的特性。要利用科學的技術指導，分析常年凍土地區在特殊環境下產生的數據，為控制常年凍土地區路基變形提供理論依據。常年凍土地區的公路修筑技術一直是研究和控制路基解凍機理的重要方法。我們要在現有修筑技術的基礎上，加入新的科學技術和方法來控制我國常年凍土地區路基的變形情況，保證我國常年凍土地區的公路安全建設。

參考文獻

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區路基的熱平衡狀態失調，路基變形情況十分嚴重。根據凍土地區的施工特點，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發，對常年凍土地區的路基情況進行實地分析和考察，并研究出相應的控制對策。

關鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區由于氣溫原因，公路經常會出現常年凍土的現象，這給公路的施工和設計帶來了一定的難度。對路面鉆芯取樣，并進行分析，研究路基凍融產生的原因和變形的規律，可為控制路基變形提供良好的科學理論依據。對常年凍土地區公路建設的研究，關鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區是典型的常年凍土地區，當地的公路設計都符合我國的公路施工標準。對常年凍土地區的公路進行開發、設計和施工，對我國西部地區的開發具有至關重要的作用。

1 路段實地調查

1.1 路面狀況調查

在對常年凍土地區公路的實際考察中，我們發現某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關系。經過比對，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現象，柔性面較剛性面損壞更為嚴重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現場，我們一共鉆取了24個芯樣，其中剛性路面占了4個。研究發現，多數的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當地的氣候條件使得剛性基層產生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測量公路的彎沉情況，并采用符合國家標準的汽車對路面進行測量。研究發現，路面的中段比兩側的彎沉情況更為嚴重，同時，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區路面的變形情況，我們可以對凍融情況進行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發展規律等幾個方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態的影響，凍土地區的路基損壞變形情況十分嚴重，針對凍土地區公路的工程施工特點，具體可以從以下幾個方面進行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區的路基面不斷向外排水并出現固結下沉的現象，這個過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導致凍土地區常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點。根據多年來對凍土地區的路面研究發現，不管什么樣的土質，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強的是粉質黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會十分緩慢，而整個凍土地面路基的下沉速度也會十分緩慢。

2.2 季節融化層的凍脹性

凍土在季節交替過程中發生凍結膨脹現象，被稱之為土體的凍脹性。這一現象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結構的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結程度的為強凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關系，土體密度越大，凍結的程度也越大，但是當土體的密度達到1.68～1.8 g/cm時，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區的凍融時間會不停地發生改變，這些物理力學不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據變化可分為穩定凍結期、穩定融化期、不穩定凍結期和不穩定融化期。

路基從造型上看屬于線形構筑物，所以按照平面的非穩態相變溫度場的有關方程式對其進行分析，計算結果顯示，溫度場的分布會隨著年限和時間的變化而發生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場的分布是不對稱的。

3 路基變形的控制對策

要控制常年凍土地區公路的路基變形，需要對其進行實地考察，對路面的修筑技術進行探索，分析控制路基變形的難點所在，同時還要研究常年凍土地區的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結構和路面材料的特性。要利用科學的技術指導，分析常年凍土地區在特殊環境下產生的數據，為控制常年凍土地區路基變形提供理論依據。常年凍土地區的公路修筑技術一直是研究和控制路基解凍機理的重要方法。我們要在現有修筑技術的基礎上，加入新的科學技術和方法來控制我國常年凍土地區路基的變形情況，保證我國常年凍土地區的公路安全建設。

參考文獻

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：由于常年凍土，我國高原地區路基的熱平衡狀態失調，路基變形情況十分嚴重。根據凍土地區的施工特點，從其凍脹性、融沉性和凍融過程出發，對常年凍土地區的路基情況進行實地分析和考察，并研究出相應的控制對策。

關鍵詞：凍土；路基；凍脹性；熱平衡

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0065-02

我國高原地區由于氣溫原因，公路經常會出現常年凍土的現象，這給公路的施工和設計帶來了一定的難度。對路面鉆芯取樣，并進行分析，研究路基凍融產生的原因和變形的規律，可為控制路基變形提供良好的科學理論依據。對常年凍土地區公路建設的研究，關鍵要看其路基的變形狀況、路面修筑技術和路面材料是否適合等。地處海拔3 500 m的新疆帕米爾地區是典型的常年凍土地區，當地的公路設計都符合我國的公路施工標準。對常年凍土地區的公路進行開發、設計和施工，對我國西部地區的開發具有至關重要的作用。

1 路段實地調查

1.1 路面狀況調查

在對常年凍土地區公路的實際考察中，我們發現某段路面的變形損壞程度十分明顯，這與路面的熱平衡有密切的關系。經過比對，我們看到路基表面有沉陷、隆起等現象，柔性面較剛性面損壞更為嚴重，這表明凍融在很大程度上影響柔性路面。

1.2 鉆芯取樣

在現場，我們一共鉆取了24個芯樣，其中剛性路面占了4個。研究發現，多數的剛性路基都沒有形成板體性，這主要是由于當地的氣候條件使得剛性基層產生較大的干縮和溫縮。

1.3 彎沉狀況

使用貝克曼梁法來測量公路的彎沉情況，并采用符合國家標準的汽車對路面進行測量。研究發現，路面的中段比兩側的彎沉情況更為嚴重，同時，陽坡的彎沉深度要大于陰坡。這表明彎沉主要是受車輛的荷載所影響。

2 路基變形的研究

為了控制常年凍土地區路面的變形情況，我們可以對凍融情況進行研究和分析，主要從凍融過程、凍融特性、凍融的發展規律等幾個方面著手。研究表明，由于受到熱平衡狀態的影響，凍土地區的路基損壞變形情況十分嚴重，針對凍土地區公路的工程施工特點，具體可以從以下幾個方面進行分析。

2.1 凍土的融沉特性

在自重壓密的作用下，凍土地區的路基面不斷向外排水并出現固結下沉的現象，這個過程就是凍土的融沉性。凍土的融沉性是導致凍土地區常年路基變形的重要因素之一，也是凍土公路工程中最為突出的特點。根據多年來對凍土地區的路面研究發現，不管什么樣的土質，在自由排水充足的情況下，凍土的融沉系數與凍土的含水量成正比；如果含水狀況相同，那么融沉性最小的是粗粒土，融沉性最強的是粉質黏土。

在附加荷載和壓密的共同影響下，溶化后的凍土面積因空隙水排出而產生壓縮效果，在水消散之前，凍土下層的夾層土體下沉速度會十分緩慢，而整個凍土地面路基的下沉速度也會十分緩慢。

2.2 季節融化層的凍脹性

凍土在季節交替過程中發生凍結膨脹現象，被稱之為土體的凍脹性。這一現象主要取決于土體的含水成分、顆粒成分、礦物成分和凍結條件。通常來說，土體的凍脹性與土體水量的上升情況成正比，與溫度成反比，即溫度越低，凍脹性越大。由于土體結構的疏密程度不一，因此凍脹性的程度也不相同，土體中層的凍脹性最強，下層最弱。我們稱2/3以上的凍結程度的為強凍脹帶。

土體的凍脹性與土體的密度也有關系，土體密度越大，凍結的程度也越大，但是當土體的密度達到1.68～1.8 g/cm時，密度越大，凍脹的程度就越小。土體的凍脹性與附加的荷載成反比，會隨著附加荷載的增加而減少。

2.3 路基凍融過程

由于受到凍脹、水份遷移、融沉等多種因素的影響，凍土地區的凍融時間會不停地發生改變，這些物理力學不斷作用于凍土路面上，使得路基的性能越來越低。常年凍土的道路根據變化可分為穩定凍結期、穩定融化期、不穩定凍結期和不穩定融化期。

路基從造型上看屬于線形構筑物，所以按照平面的非穩態相變溫度場的有關方程式對其進行分析，計算結果顯示，溫度場的分布會隨著年限和時間的變化而發生改變，且是由水量在不同層次的路基土體中分布不均而造成的。青藏公路某段常年凍土地區公路施工多年后的每月凍融分布線的直觀圖如圖1所示。從圖1中可以看出，凍土路基溫度場的分布是不對稱的。

3 路基變形的控制對策

要控制常年凍土地區公路的路基變形，需要對其進行實地考察，對路面的修筑技術進行探索，分析控制路基變形的難點所在，同時還要研究常年凍土地區的路面材料和路基情況，掌握好常年凍土地區在地理因素、氣候條件的作用下，各土體層次的結構和路面材料的特性。要利用科學的技術指導，分析常年凍土地區在特殊環境下產生的數據，為控制常年凍土地區路基變形提供理論依據。常年凍土地區的公路修筑技術一直是研究和控制路基解凍機理的重要方法。我們要在現有修筑技術的基礎上，加入新的科學技術和方法來控制我國常年凍土地區路基的變形情況，保證我國常年凍土地區的公路安全建設。

參考文獻

[1]劉永智，吳青柏，張建明，等.青藏高原多年凍土地區公路路基變形[J].冰川凍土，2002（01）.

〔編輯：王霞〕