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我国东北地区的多年冻土主要集中在大、小兴安岭,属于古代冰川沉积残留物,目前处于退化阶段,具有低海拔、高纬度、不稳定的特点,极易造成公路病害,降低公路使用品质。
由于沥青路面具有吸热封水的作用,在多年冻土地区修建道路更易造成翻浆、冻胀、融沉等病害。本文通过对加格达齐多年冻土地区部分公路路段综合调查、分析,找出了病害成因,并对本区路基路面设计、施工找出了防治病害的方法。
公路运营后,由于路基路面材料与原有地面的性质差异以及建设中对植被的破坏,又使路基下多年冻土的温度场发生改变,造成冻土上限下移,致使路基以下冻土的上限横段面形成一种“盘状”的凹陷部分,即融化盘。融化盘的出现和存在使融化水自然汇集储存,造成融化盘附近的含水量(含冰量)增大。水的存在以及融化盘内部分土体积累的热量又造成冻土夏季融化,冬季不能被冻结,称之为融化不冻核。融化核的存在意味着在路基下存在着一层含水量大、土体固结程度与模量都很小的软弱结构层,使路基的稳定性下降。这是导致路基沉陷的重要原因。
本文采用有限元分析路基下热力耦合场,利用ANSYS软件模拟出不同路基高度下的融化不冻核的位置,找出人为上限的深度,确定出路基的最优添土高度,并根据不同地质情况提出了经济合理,技术可行的方案,同时还给出了相应的路基高度与融化盘关系曲线。
由于大兴安岭地区地下水资源丰富,地下水多以泉的形式涌出地面。路线经过泉眼下侧时需设置涵洞。但冬季泉水上层冻结而下层不冻,泉水不断涌出导致冰冻层在涵洞中积累,最终堵塞。涌出水又在路基上侧漫延形成冰湖,冰湖水再漫过路基形成冰隆,给行车安全带来重大隐患。本文针对这一病害,给出了解决方案。