高溫多年凍土區(qū)道路邊坡熱狀況對多年凍土融化形態(tài)的影響研究.pdf

1、多年凍土區(qū)道路路基下伏凍土的熱穩(wěn)定性在很大程度上影響和控制著其上路基、路面的穩(wěn)定性和病害的發(fā)生、發(fā)展，而路基下伏凍土的熱穩(wěn)定性主要通過凍土路基溫度場來反映。由于受青藏高原獨特的自然地理環(huán)境的制約，野外實測地溫資料及實測氣象數(shù)據有限，尤其是缺乏長期的觀測數(shù)據，本文根據氣象學基本原理和太陽輻射原理從理論上計算了青藏鐵路北麓河試驗段路基上表面及邊坡表面直接太陽輻射強度。考慮到太陽輻射是導致地氣溫度變化最直接的因子，因此輻射可以看成是影響淺層地

2、溫的主要因素，研究了北麓河地區(qū)太陽輻射強度的理論值對實測地溫的影響，得到了二者間的一個簡單函數(shù)關系。 用上述關系推算得到的不同路基走向及不同坡度下的邊坡表面溫度作為有限元計算的溫度邊界條件，對根據青藏鐵路路基橫斷面幾何形狀建立的路基地溫場的二維有限元模型，模擬計算了高溫多年凍土區(qū)路基在不同路面形式、不同路基高度、不同路基走向下的溫度場。重點研究了年平均氣溫為-3℃條件下，路基修筑后其溫度場隨全球氣候變暖而變化的過程，探討了不同條

3、件下路基橫向熱差異問題及路基的最大融化深度的變化過程，分析了路基下伏多年凍土融化形態(tài)的非對稱特性。所得主要結論如下： (1)同一路基高度下，在眾多路線走向中，東西走向的路基體內融化形態(tài)不對稱性最為顯著，即陰陽坡效應明顯，南北走向的路基融化形態(tài)基本對稱。線路走向對路基下最大融化深度有著不可忽視的影響。陰陽坡效應越顯著，路基下最大融深點越深、偏離路基中線距離越大；隨著路基從東西走向(0度)逐漸轉向南北走向(90度)，由于陰陽坡接受的

4、太陽輻射差異逐漸減小，路基下最大融深逐漸減小，路基下最大融深偏離路基中線的距離逐漸減小，即融化形態(tài)的非對稱性減弱；在同一線路走向下，最大融深偏路基中線的距離隨路堤高度的增大而增加。 (2)在砂礫路面下，當路基呈東西走向(0度)時，路基下最大融深隨路堤高度的增大而增加；當路基為45度走向時，筑路初期最大融深隨路堤高度增加的變化無明顯規(guī)律，從長期來看，路基下最大融深隨路堤高度的增大而減小；當路基呈南北走向(90度)時，路基下最大融深

5、隨路堤高度的增大而減小；瀝青路面下，三種路基走向下，路基下最大融深均隨路堤高度的增大而減小。 (3)路堤高度為3.5m，在不同線路走向下，瀝青路面下的最大融深均大于砂礫路面下的最大融深，砂礫路面下的最大融深偏離路基中線的程度總是大于瀝青路面的。 (4)瀝青路面的強吸熱性在一定程度上減弱了路基橫向熱不對稱性，但加大了路基的融化深度。 (5)不同路面形式、不同路基高度、不同走向下最大融深出現(xiàn)的時間存在差異性。