漠北公路多年冻土路基地温监测及其影响研究.doc.doc

漠北公路多年冻土路基地温监测及其影响研究摘要:漠北公路是世界上第一条在高纬度高寒地区修建的高速公路。通过对漠北公路多年冻土区典型断面路基温度场的观测研究, 分析宽幅路基的修筑对路基稳定性的影响。研究发现, 该断面路基的主要变形应发生在路基体下 5-8m 处。研究成果对高纬度多年冻土区高等级公路的发展等具有重要的意义。关键词:漠北公路;多年冻土;路基温度场;监测及分析引言漠北公路作为世界上第一条在高纬度高寒地区修建的高速公路, 全线多年冻土路段总长达到 ,约占全线的 21% 。沿线多年冻土以多冰冻土、富冰冻土和饱冰冻土为主, 冻土分布及含冰量状况较为复杂。针对东北高纬多年冻土的现状及其对气候变化和工程活动相叠加作用下的响应, 依托漠北公路工程开展东北高纬度冻土路基地温及变形监测, 并分析路基温度场变化对路基稳定性的影响, 可以了解高纬度多年冻土区、宽幅路基条件下, 冻土路基温度场的分布规律, 进而分析宽幅路基的修筑对路基稳定性的影响[1-3] 。本研究成果不仅可为以后东北高纬度多年冻土区修筑更多的高等级公路提供技术支撑和事实依据, 同时对东北高纬度多年冻土区高等级公路路基路面病害的防治, 以及东北高等级公路的发展等具有重要的意义。 1 试验断面的选择通过对漠北公路沿线多年冻土路段调查,针对路基热融下沉问题,结合国内外相关先进技术, 并根据沿线冻土条件、路基设计和施工方案及旧路病害状况,选择具有代表性的 K6+200 试验断面,从而对漠北公路多年冻土路基的热稳定性进行分析。 K6+200 监测断面, 处于低洼地地段, 地势平坦。路基两侧植被发育良好,矮灌木茂密,无大型针叶、阔叶树木,路基两侧有少量积水。冻土类型为富冰多年冻土, 属于Ⅲ级融沉冻土。该段冻土上限约 ~ ,下限为 ~ 。新修路面为一级公路,路面加宽,设计方案为填筑 50cm 土方后,铺设两层钢塑复合土工格栅,双侧设置护坡道,填土路基高度约 5m ,属于高路基。 2 地温监测断面布设情况图1为 K6+200 地温监测断面测点布设图, 分路中、左路肩、右路肩、左行车道路中、右行车道路中、左坡脚、右坡脚、天然孔,共8 个地温测量孔。其中,路中、路肩孔 13m 深,前 5m 每米 1 个测温探头, 5m 以下每 一个测温探头; 坡脚孔、天然孔 8m深,每 一个测温探头。地温数据采用自动数采仪数据自动采集,采集频率为每天一次。图1 K6+200 地温监测断面测点布设示意图 3 温度场分析(如图 2 所示) (a) 2010 年 10月(b) 2010 年 12月(c) 2011 年3月(d) 2011 年6月(e) 2011 年 10月(f) 2012 年3月图2 K6+200 路基横断面随时间变化的温深曲线图图2为 K6+200 路基横断面在不同时间的温深变化曲线图, 从图 2(a) 中可以看出, 2010 年 10 月该路基下的人为上限大约在 9-11m 的范围内, 且呈现出两端高, 中间低的凹型分布, 该形态为多年冻土区高路基典型病害- 融化夹层;从图中可以看出,在 2010 年 10 月至 2011 年 10 月一年的时间里, 随着冷暖季节不断的交替, 路基上部土体的季节活动层与下部的冻土上限之间形成了一个厚达 7-9m 的