多年冻土地区公路路基设计技术研究
本论文依托青藏公路整治改建工程的实施，针对青藏公路多年冻土区的路基病害特征，采用调查与调研分析-室内试验-修筑实(试)验工程-数学模拟-综合分析的技术路线，从研究青藏公路沿线多年冻土的分布特征、人为上限发展趋势、融化夹层的形成及其发展规律、温度场变化规律与冻土路基变形规律等着手，研究并提出多年冻土区路基的设计技术，为多年冻土地区路基设计提供技术支撑。本文研究认为：
1)青藏公路沿线高海拔多年冻土具有强烈的垂直地带性，又具有纬度地带性和干燥地带性的分布规律。青藏公路沿线多年冻土上限深度变化的年增量差异较大；沥青路面修筑后在高温多年冻土中将形成融化夹层，亦称为融化核。气候、地形地貌、下垫面特征等外部因素，以及冻土的岩性、含水量、含冰量和年平均地温等内部因素的相互作用，制约着融化夹层形成和发展趋势。
2)路基下地下水的赋存方式基本上分为季节融化层内地下水和路基下融化核地下水；以大气降水、地表水和冻土融化水为补给来源。冻结层上水是直接影响路基稳定性；修筑沥青路面后沥青路面下0.5m深度夏季土体温度要比天然条件下高出8～10℃，在天然状态下冻结过程约为5个月，融化过程约为7个月；在沥青路面下，冻结过程约为4个半月，融化过程约为7个半月；低温多年冻土，天然状态下冻结过程约为8个月，融化过程约为4个月，在沥青路面下，冻结过程约为5个半月，融化过程约为6个半月。
3)多年冻土区路基变形主要包括冻胀与融沉，融沉变形则主要是由于修筑路基导致多年冻土层热量收支状况发生改变。多年冻土地区路基的变形主要与多年冻土类型、多年冻土工程地质条件，以及在沿线的空间分布有关，由于多年冻土融化而引起的路基变形，无论是路基的纵向变形，还是横向变形都表现出较大的不均匀性。如果50年气温升高1℃，对于年平均地温为-0.5～-1.0℃的多年冻土区仅依靠抬高路基高度，不能够确保路基稳定性。对于年平均地温为-1.0～-2.0℃的多年冻土区，冻土路基变形量随着气温逐渐升高而增大；如果50年气温升高2℃后，对于年平均地温在-0.5～-1.5℃多年冻土区，必须采用特殊的冷却路基的措施才能在气候转暖背景下保证路基稳定性；对于年平均地温为-2℃，可以根据公路使用年限，合理地选取不同路基高度，以确保路基稳定性。
4)在总结青藏公路沥青路面路基设计理论与设计原则的基础上，提出了路基临界高度与时间之间存在着必然联系的理念，研究了路基高度、宽度、路堤边坡与修筑护道等对路基热稳定性；
5)通过室内试验、试验工程观测与数值模拟，研究了设置隔热层板、碎(片)石、热棒路基、遮阳板路基等特殊性工程措施对冻土路基稳定性的影响，提出了设计要点。
青藏公路
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
博士
自然地理学(冻土工程)
程国栋
2007
中文
U418.5;U412.221
137
2011-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）