[青藏高原多年冻土区路基变形浅析]青藏高原冻土
时间：2019-01-12 03:18:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：从路基填土变形、路基基底季节融化变形和多年冻土融沉变形三个方面简单分析了青藏高原多年冻土区路基变形的问题。 关键词：冻土；路基 中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2011）03-0191-01
多年冻土地区路基变形是由于多年冻土和季节冻融层的存在而产生的，有别于普通路基的变形。在垂直方向上多年冻土地区路基变形一般由以下三个方面组成：路基填土变形；路基基底季节融化变形；多年冻土融沉变形。按照目前青藏高原的公路现状，以上三种变形均存在，但起主导作用的是多年冻土融沉变形。
一、填土路堤变形
填土路堤变形与填土材料成分、压密程度、路基高度有关。观测表明粘性土填料比砂砾填料有较大的压密变形。压实度高的路基的压密变形比压实度低的变形要小，这在大量常规路基的研究中可见。路堤在加载和固结阶段，其自身土体能发生体积变化，其值取决于荷载作用大小和固结延续时间。其垂直向和侧向的体积变化往往取决于路基的压实度、含水量以及行车荷载的作用。此变形量应为自身固结沉降量和蠕变沉降量之和。以粘性土为填料的路堤在施工后相对压密变形量较大，而砂砾、混合砂砾填料一般很小。由压实度不够引起的变形在青藏公路沿线主要表现在一般路堤的两侧路肩。
二、季节融化层压密变形
季节冻融层的变形过程比较复杂，主要决定于季节融化层的岩性成分以及物理性质。土在冻结和融化过程中以及经历冻融循环后的物理力学性质的变化，目前已引起广泛的注意和研究。其表现为融土冻结时产生冻胀作用，冻土融化时则产生下沉作用。在暖季，随着融化深度的加大，季节冻融层的土由冻结状态变为融化状态，在土体重力作用下进行融化下沉与压密变形,这就是暖季观测到的路基下沉量。在冷季，由于大气冷源向下冻结和多年冻土层向上冻结，土中的水相变为冰相，相变造成了土体积的改变，产生冻胀力，这就是冷季观测中测到的路基上升量。两者的交替进行是多年冻土地区路基的变形的体现。其中融沉量往往对路基的稳定性起到重要作用。在一般情况下，路基的总趋势是向下的残余沉降。天然季节冻融层的变形受到大气气温、水分状况、路基高度等综合因素的影响。青藏高原中公路沿线的季节融化层压密变形发生的主要地段有：植被、粘性土地段、颗粒土（砂性土、砂砾）地段、干燥砂砾路段与半坚硬粘性土地段。
三、多年冻土融沉变形
多年冻土融沉变形的主要影响因素较多，归纳起来主要有以下几点：
（一）下卧多年冻土类型的影响
路基底下多年冻土的年平均地温与含冰量对变形有很大影响。较低的冻土地温对保持多年冻土有利。根据青藏公路沿线的调查，对于低温冻土区其路基的病害往往比高温冻土区要少。究其原因是融化较低温度的冻土要比较高温度的冻土消耗更多的热量。而且低温冻土区年平均气温也往往较低，有利于冻土的保护。
（二）太阳辐射、大气、路基下水分迁移的影响
路基的热量来源，一是直接的太阳辐射，二是路基填筑体表面与大气的热交换，三是由水分迁移引起的热输运。其热量消耗一是向温度较低的冻土处传送，二是水分的蒸发散热。水分迁移对路基变形的影响占很大比重，加高路基增加热阻只是减少热量传递的一个途径。众所周知，土中固相组分具有最大导热系数值，水次之，空气最小,因此研究水分迁移对热量的传递作用和水分迁移对路基变形有重要意义。当土中存在地下水位时，必然形成沿空隙上升的毛细水，使路基含水量增加。大气降水则可在重力作用下形成下渗运动。这些自由水带热运动直接导致了融化夹层进一步发展。
（三）路堤高度、边坡形式、路线走向的影响
路堤高度一直是青藏公路研究的核心问题，不少学者与工程技术人员对路堤的合理高度进行了研究。不同高度的路堤对下卧冻土的影响各不相同。低填路堤地表植被层被压缩，保温性能减弱，导热性能加大，太阳辐射热和行车荷载的影响都容易向下传递，对保持多年冻土不利。多年冻土地区的路基设计的目的在于寻找一种热稳定状态来保持路基的力学稳定性。提高路基的最终期望是冻土上限不下移甚至上升，对部分高温冻土区则希望减缓其土层的融化速度，达到控制沉降的目的。多年冻土区地区路基原本是处于一种热平衡动态之中，道路的修筑不可避免的改变了地表形态以及路基与大气的热交换作用，同时填筑体自身作为一种荷载作用于这一动态过程之中。为达到路基稳定，我们关心两个问题，一是路基对热平衡作用的影响，表现在季节冻融层的冻融状况和上限位置的变化。二是路基对其下地基承载力的要求。
（四）施工季节、行车荷载、冻结融化速率的影响
多年冻土地区路堤施工的季节对路堤变形有一定的影响。由于自然气候条件的影响，多年冻土地区路基施工一般在融化季节进行。填土较高的路基，施工一般在春融以后的夏秋季节，路堤内积蓄的大量热量不断向基底放热。冻结时，路堤表面部分虽然冻结，但内部仍为融土。在热交换作用下，冻土上限逐渐下降，并在达到新的热平衡状态后，稳定在一定的深度。所以对高填方有一个上临界高度的限制，以保证冬季能使冻结锋面越过路基填筑体达到下部土层，使土层能够回冻。
参考文献
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