冻土地区路基名称职称课件

冻土地区路基主讲教师名称职称冻土的概念及特点1冻土地区的不良地质现象2路基冻害整治基本原则3路基冻害的几种常用防治措施4目录修建青藏铁路的三大难题之一:冻土5冻土的概念及特点冻土的概念及特点1冻土的概念冻土：凡温度等于或低于摄氏零度，且含有固态水的土石，均称冻土。随着气温下降，在地—气热交换过程中，土温达到土中水结晶点时，便产生冻结。冻土的概念及特点2冻土的特点根据冻土存在的时间，可以把冻土分为：持续冻结二年及以上的多年冻土；受季节性气候影响，周期性冬季冻结、夏季全部融化的季节冻土和仅维持冻结数小时或数日的瞬时冻土。冻土是一种复杂的由土颗粒、水、冰组成的天然复合体，是—种非均质、各向异性的介质。它对冻土地区的路基稳定性有着极大的影响。冻土的概念及特点3冻土区筑路技术冻土区筑路技术问题难度：自然条件的变化（气温升高）和工程活动热影响，使多年冻土发生变化（地温升高、上限变化），体现在工程上就是冻胀融沉变形影响工程建筑物的稳定。冻土区筑路技术核心：通过相应的工程结构和工程措施控制多年冻土层温度，控制多年冻土的活动层（季节融化层）变化，从而控制活动层的冻胀融沉变形，使其上工程建筑物在运营过程中的变形控制在允许范围内。冻土的概念及特点3冻土区筑路技术天然地面多年冻土上限多年冻土上限附近冰层太阳辐射季节融化层多年冻土层多年冻土上限天然条件下季节融化层类似保温层冻土地区的不良地质现象冻土地区的不良地质现象(1)地下冰；(2)冰锥、冰丘；(3)热融坍滑；(4)热融沉陷和热融湖；(5)冻土沼泽。冻土地区的不良地质现象冻胀丘冻土地区的不良地质现象地下冰热融滑塌路基冻害整治基本原则路基冻害整治基本原则在路基工程中破坏了多年冻土的热平衡条件后，常用人工建筑材料保持多年冻土的冻结，叫做保温法。

在多年冻土地区的边缘，若多年冻土层不厚，温度高而不稳定，则挖除冻土，使路基坐落在可靠的基底上，叫做破坏冻土法。

治水：防止地表水渗入结构物地基（地面排水、挡水埝和保温防融），阻拦地下水向结构物地基附近聚集（截水沟）。减少冻胀量和融沉量。路基冻害的几种常用防治措施路基冻害的几种常用防治措施1冻土区筑路技术对由于土质不良而造成的路基冻害，土层不厚，且又有换填条件时，常广泛使用换填法，以减弱或基本消除路基冻害。换填法物理化学法是采用人工材科，改变土粒与水之间的相互作用，使土体在冻结时水分的转移强度和冰点发生变化，减轻冻害的影响。物理化学法路基冻害的几种常用防治措施1冻土区筑路技术在路基表层设置保温隔热层，推迟土体冻结，提高土中温度，减少冻结深度，以减弱或消除路基冻害。保温法由于水是形成路基冻害各因素中关键性的条件，因此，控制土体中的水分，削弱或消除路基的冻害。排水隔水法修建青藏铁路的三大难题之一—冻土修建青藏铁路的三大难题之一—冻土青藏铁路是目前世界上穿越多年冻土里程最长的高原铁路，冻土也被认为是青藏铁路建设遇到的最大的技术性难题。青藏铁路风火山冻土观测站通过近40年的观测研究，从取得的大量科学数据以及高原地质勘探人员通过钻孔提取的岩心表明冻土的结构：地表是薄薄的草皮，往下两米的范围是冻结的砂砾层，再往下便是混杂有泥土的冰块，甚至是纯冰块。修建青藏铁路的三大难题之一—冻土青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰－西－拉光缆等大型工程的冻土施工经验，同时，还探讨和借鉴了俄罗斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。青藏铁路建设中对冻土施工的指导原则为，冷却地基土使冻土保持稳定，不让冻土受到破坏和融化。在工程措施上，我国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施。据统计，在众多的工程措施中，“以桥代路”的效果最好，现在“以桥代路”冻土路基地段没有发生任何变形，此外，增加碎石和片石护坡对冻土路基的稳定性。修建青藏铁路的三大难题之一—冻土青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰－西－拉光缆等大型工程的冻土施工经验，同时，还探讨和借鉴了俄罗斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。青藏铁路建设中对冻土施工的指导原则为，冷却地基土使冻土保持稳定，不让冻土受到破坏和融化。在工程措施上，我国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施。据统计，在众多的工程措施中，“以桥代路”的效果最好，现在“以桥代路”冻土路基地段没有发生任何变形，此外，增加碎石和片石护坡对冻土路基的稳定性。修建青藏铁路的三大难题之一—冻土-21-

遮阳板结构片石气冷边坡和护道病害整治主要工程技术修建青藏铁路的三大难题之一—冻土遮阳棚路基热棒路基病害整治主要工程技术修建青藏铁路的三大难题之一—冻土块石层冷却地基原理Cold（冷）Warm（热）碎石层边坡冷却地基原理片石层顶部温度低于底部－对流蓄冷片石层顶部温度高于底部－接触热传导片石空隙阻止热量向下碎石层外部温度低于底部－对流蓄冷碎石层外部温度高于底部－接触热传导碎石层边坡沿坡面的烟囱效应块石路基原理修建青藏铁路的三大难题之一—冻土-24-青藏铁路片石气冷路基结构的应用及效果楚玛尔河地区片石气冷路基+碎石护坡块石层路基实景块石层路基施工碎石层边坡实景块石层路基试验段修建青藏铁路的三大难题之一—冻土热棒路基原理

热管（热棒）技术是60年代初发展起来的一种广泛用于土木工程中的冷冻技术。它无需外加动力源，实际上是一种无芯重力式热管。热管（热棒）路基，他的特点在于充分利用自然能源，在温差作用下驱动内部制冷工质的汽液两相对流循环，通过蒸发段蒸发吸热作用降低周围冻土温度，增加冻土本身的冷储量，提高冻土的热稳定性。北麓河实体工程修建青藏铁路的三大难题之一—冻土遮挡式路基结构遮阳棚原理：用具有一定强度，反射性能好的材料，阻挡太阳辐射热能进入路基本体遮阳棚效果：遮阳棚内沿路基的整个横断面年平均气温远远低于外部空气，棚内地表平均温度比棚外地表温度低5－8℃左右。冻土上限有效抬升，多年冻土年平均地温有效降低。抵御未来气温升高的能力提高。修建青藏铁路的三大难题之一—冻土-27-遮阳板边坡遮阳棚路基唐古拉山区遮阳棚

1997年开始，中铁西北科学研究院与俄罗斯专家合作在风火山进行遮挡式路基结构研究，2002年青藏公司和中科院开始在北麓河进行研究。研究结果表明这种结构大幅度降低地表温度，提高多年冻土上限，冷却地基土体的效果非常好是未来青藏铁路运营阶段病害整治的有效技术措施之一。修建青藏铁路的三大难题之一—冻土通风管路基原理：通风管埋设到路基土体中，增加土体与空气的接触面，增加传入地基土体的冷量，积极主动的降低地基土体温度。为减少暖季通过通风