青藏高原東部多年凍土區(qū)高速公路建設(shè)適應(yīng)性對(duì)策研究.pdf

1、2010年共和至玉樹(shù)高等級(jí)公路（共玉高速）正式啟動(dòng)，在多年凍土區(qū)該線路與214國(guó)道基本平行，勘察結(jié)果表明214國(guó)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(jí)公路的建設(shè)對(duì)道路的修筑提出了更高的要求，而多年凍土無(wú)疑也成為共玉高速建設(shè)所面臨的最大問(wèn)題之一。雖然青藏高原多年凍土區(qū)公路、鐵路等工程建設(shè)已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)，但并不能滿足高速公路建設(shè)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。本研究通過(guò)總結(jié)與分析國(guó)內(nèi)外學(xué)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(shè)適應(yīng)性的對(duì)策研究為目的，以共玉高速沿線多年凍土問(wèn)題及其對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊憺檠芯勘尘?，以凍土路基的穩(wěn)定技術(shù)為研究主線，采用現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與觀測(cè)、工程實(shí)際應(yīng)用與理論分析相結(jié)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(shè)現(xiàn)狀及存在的主要工程問(wèn)題，分析了共玉高速多年凍土分布和變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)了共玉高速沿線凍土工程地質(zhì)情況，建設(shè)了多年凍土面向高速公路建設(shè)的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)試驗(yàn)分析了高速公路多年凍土區(qū)綜合路基結(jié)構(gòu)的服役性能，并針

3、對(duì)青藏高原東部多年凍土區(qū)特殊地質(zhì)情況提出了6種具體路基實(shí)施方案，用于指導(dǎo)多年凍土地區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)、建設(shè)工作。本文研究成果對(duì)于評(píng)價(jià)多年凍土地區(qū)工程地質(zhì)、指導(dǎo)該類似地區(qū)類似工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)與維修的工程實(shí)際意義重大，可以帶來(lái)非常大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
　　本研究取得了以下成果及研究結(jié)論:
　　(1)新建共玉高速和214國(guó)道沿線凍土分布、類型的對(duì)比研究結(jié)果表明:共玉高速和214國(guó)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(zhì)現(xiàn)象，這對(duì)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(wèn)題包括:寒凍風(fēng)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(kāi)始快速升溫，升溫速率約0.069℃/a。2003至2014年的監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)石頭山段凍土觀測(cè)點(diǎn)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(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)修正Stefn公式得到K369+100和K391+100兩處地表凍結(jié)指數(shù)。計(jì)算得到了用于融化深度計(jì)算的預(yù)測(cè)公式。
　　(3)根據(jù)凍土條件和自然條件兩個(gè)準(zhǔn)則，建立了基于突變級(jí)數(shù)法的凍土地質(zhì)評(píng)價(jià)模型。并對(duì)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(jìn)行了多年凍土工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)分析。評(píng)價(jià)結(jié)果與沿線歷年來(lái)的工程實(shí)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(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)、堆石體路基降溫機(jī)制長(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)、熱管降溫機(jī)制長(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)、通風(fēng)管降溫機(jī)制長(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)、高溫凍土蠕變規(guī)律長(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)、坡向?qū)β坊吰聹囟葓?chǎng)影響試驗(yàn)系統(tǒng)和樁基承載力及樁土相互作用長(zhǎng)期試驗(yàn)系統(tǒng)，配套了先進(jìn)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)設(shè)備，獲取了凍土與工程穩(wěn)定性的長(zhǎng)序列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為多年凍土區(qū)公路工程修筑技術(shù)和病害治理技術(shù)的工程效果及設(shè)計(jì)優(yōu)化研究提供可靠的試驗(yàn)資料。
　　(5)基于野外試驗(yàn)監(jiān)測(cè)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(jī)制、熱管降溫機(jī)制、通風(fēng)管降溫機(jī)制、高溫凍土蠕變規(guī)律、坡向?qū)β坊吰聹囟葓?chǎng)影響和樁基承載力及樁土相互作用的工程效果，為進(jìn)一步優(yōu)化各類設(shè)計(jì)參數(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。
　　(6)針對(duì)青藏高原東部多年凍土區(qū)特殊地質(zhì)情況，提出了6種具體路基實(shí)施方案，包括通風(fēng)管路基、塊石路基、隔熱層路基、塊石—通風(fēng)管復(fù)合路基、熱棒路基、熱棒—隔熱層復(fù)合路基，并對(duì)其工作原理、適用范圍、設(shè)計(jì)原則、和路基設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)及方法進(jìn)行詳細(xì)描述，用于指導(dǎo)多年凍土地區(qū)高