青藏高原東部多年凍土區(qū)高速公路建設適應性對策研究.pdf

1、2010年共和至玉樹高等級公路（共玉高速）正式啟動，在多年凍土區(qū)該線路與214國道基本平行，勘察結果表明214國道沿線與新建共玉高速沿線多年凍土分布格局基本相似。高等級公路的建設對道路的修筑提出了更高的要求，而多年凍土無疑也成為共玉高速建設所面臨的最大問題之一。雖然青藏高原多年凍土區(qū)公路、鐵路等工程建設已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，但并不能滿足高速公路建設的高標準要求。本研究通過總結與分析國內(nèi)外學者已有的研究成果，以青藏高原東部多年凍土區(qū)高速公路

2、建設適應性的對策研究為目的，以共玉高速沿線多年凍土問題及其對交通運輸?shù)挠绊憺檠芯勘尘?，以凍土路基的穩(wěn)定技術為研究主線，采用現(xiàn)場病害調(diào)查、現(xiàn)場試驗與觀測、工程實際應用與理論分析相結合的手段，調(diào)查研究了青藏高原多年凍土東部地區(qū)高速公路建設現(xiàn)狀及存在的主要工程問題，分析了共玉高速多年凍土分布和變化趨勢，評價了共玉高速沿線凍土工程地質情況，建設了多年凍土面向高速公路建設的綜合試驗系統(tǒng)，通過試驗分析了高速公路多年凍土區(qū)綜合路基結構的服役性能，并針

3、對青藏高原東部多年凍土區(qū)特殊地質情況提出了6種具體路基實施方案，用于指導多年凍土地區(qū)高速公路的設計、建設工作。本文研究成果對于評價多年凍土地區(qū)工程地質、指導該類似地區(qū)類似工程的設計、建設、養(yǎng)護與維修的工程實際意義重大，可以帶來非常大的社會經(jīng)濟效益。
　　本研究取得了以下成果及研究結論:
　　(1)新建共玉高速和214國道沿線凍土分布、類型的對比研究結果表明:共玉高速和214國道沿線多年凍土分布基本一致。共玉高速沿線多年凍土地

4、區(qū)，氣候繼續(xù)變暖，凍土地溫升高，凍土上限下移，部分凍土甚至消失。該地區(qū)還存在大量的凍土不良地質現(xiàn)象，這對擬建的共玉高速穩(wěn)定性造成了巨大威脅，產(chǎn)生的主要工程問題包括:寒凍風化作用、季節(jié)性凍脹丘、多年生凍脹丘、凍融草丘、冰椎（又稱涎流冰）、融凍泥流、熱融湖塘、熱融滑塌、熱融侵蝕和不同區(qū)域的不同程度凍土退化。
　　(2)青藏高原東部多年凍土地區(qū)年均氣溫從1982年開始快速升溫，升溫速率約0.069℃/a。2003至2014年的監(jiān)測數(shù)據(jù)表

5、明，姜路嶺段、醉馬灘、紅土坡段、花石峽鎮(zhèn)附近、長石頭山段、多格蓉段凍土地溫升溫速率分別為:0.013℃/a、0.012℃/a、0.010℃/d、0.016℃/a、0.007℃/a、0.082℃/a。共玉高速花石峽段K414+580處凍土上限下移速率約為0.06m/a。姜路嶺、醉馬灘、醉馬灘、紅土坡、花石峽、多格蓉段和清水河段凍土地溫處于吸熱狀態(tài)，長石頭山段凍土觀測點地溫處于放熱狀態(tài)，查拉坪段屬于放熱穩(wěn)定凍土?；ㄊ瘝{凍土段凍土厚度退化減薄

6、速率為0.53m/a?；诘湫蛿嗝娴臏囟缺O(jiān)測數(shù)據(jù)，通過修正Stefn公式得到K369+100和K391+100兩處地表凍結指數(shù)。計算得到了用于融化深度計算的預測公式。
　　(3)根據(jù)凍土條件和自然條件兩個準則，建立了基于突變級數(shù)法的凍土地質評價模型。并對共玉高速沿線4種典型多年凍土含冰類型、三種地溫狀態(tài)進行了多年凍土工程地質條件評價分析。評價結果與沿線歷年來的工程實際情況比較吻合。
　　(4)建立了不同路面條件下地氣熱交換規(guī)

7、律長期試驗系統(tǒng)、堆石體路基降溫機制長期試驗系統(tǒng)、熱管降溫機制長期試驗系統(tǒng)、通風管降溫機制長期試驗系統(tǒng)、高溫凍土蠕變規(guī)律長期試驗系統(tǒng)、坡向對路基邊坡溫度場影響試驗系統(tǒng)和樁基承載力及樁土相互作用長期試驗系統(tǒng)，配套了先進的長期監(jiān)測設備，獲取了凍土與工程穩(wěn)定性的長序列基礎數(shù)據(jù)，為多年凍土區(qū)公路工程修筑技術和病害治理技術的工程效果及設計優(yōu)化研究提供可靠的試驗資料。
　　(5)基于野外試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了不同路面條件下地氣熱交換規(guī)律、堆石體路

8、基降溫機制、熱管降溫機制、通風管降溫機制、高溫凍土蠕變規(guī)律、坡向對路基邊坡溫度場影響和樁基承載力及樁土相互作用的工程效果，為進一步優(yōu)化各類設計參數(shù)提供了科學依據(jù)。
　　(6)針對青藏高原東部多年凍土區(qū)特殊地質情況，提出了6種具體路基實施方案，包括通風管路基、塊石路基、隔熱層路基、塊石—通風管復合路基、熱棒路基、熱棒—隔熱層復合路基，并對其工作原理、適用范圍、設計原則、和路基設計以及施工技術及方法進行詳細描述，用于指導多年凍土地區(qū)高