凍土地區路基主講教師名稱職稱凍土的概念及特點1凍土地區的不良地質現象2路基凍害整治基本原則3路基凍害的幾種常用防治措施4目錄修建青藏鐵路的三大難題之一:凍土5凍土的概念及特點凍土的概念及特點1凍土的概念凍土：凡溫度等于或低于攝氏零度，且含有固態水的土石，均稱凍土。隨著氣溫下降，在地—氣熱交換過程中，土溫達到土中水結晶點時，便產生凍結。凍土的概念及特點2凍土的特點根據凍土存在的時間，可以把凍土分為：持續凍結二年及以上的多年凍土；受季節性氣候影響，周期性冬季凍結、夏季全部融化的季節凍土和僅維持凍結數小時或數日的瞬時凍土。凍土是一種復雜的由土顆粒、水、冰組成的天然復合體，是—種非均質、各向異性的介質。它對凍土地區的路基穩定性有著極大的影響。凍土的概念及特點3凍土區筑路技術凍土區筑路技術問題難度：自然條件的變化（氣溫升高）和工程活動熱影響，使多年凍土發生變化（地溫升高、上限變化），體現在工程上就是凍脹融沉變形影響工程建筑物的穩定。凍土區筑路技術核心：通過相應的工程結構和工程措施控制多年凍土層溫度，控制多年凍土的活動層（季節融化層）變化，從而控制活動層的凍脹融沉變形，使其上工程建筑物在運營過程中的變形控制在允許范圍內。凍土的概念及特點3凍土區筑路技術天然地面多年凍土上限多年凍土上限附近冰層太陽輻射季節融化層多年凍土層多年凍土上限天然條件下季節融化層類似保溫層凍土地區的不良地質現象凍土地區的不良地質現象(1)地下冰；(2)冰錐、冰丘；(3)熱融坍滑；(4)熱融沉陷和熱融湖；(5)凍土沼澤。凍土地區的不良地質現象凍脹丘凍土地區的不良地質現象地下冰熱融滑塌路基凍害整治基本原則路基凍害整治基本原則在路基工程中破壞了多年凍土的熱平衡條件后，常用人工建筑材料保持多年凍土的凍結，叫做保溫法。

在多年凍土地區的邊緣，若多年凍土層不厚，溫度高而不穩定，則挖除凍土，使路基坐落在可靠的基底上，叫做破壞凍土法。

治水：防止地表水滲入結構物地基（地面排水、擋水埝和保溫防融），阻攔地下水向結構物地基附近聚集（截水溝）。減少凍脹量和融沉量。路基凍害的幾種常用防治措施路基凍害的幾種常用防治措施1凍土區筑路技術對由于土質不良而造成的路基凍害，土層不厚，且又有換填條件時，常廣泛使用換填法，以減弱或基本消除路基凍害。換填法物理化學法是采用人工材科，改變土粒與水之間的相互作用，使土體在凍結時水分的轉移強度和冰點發生變化，減輕凍害的影響。物理化學法路基凍害的幾種常用防治措施1凍土區筑路技術在路基表層設置保溫隔熱層，推遲土體凍結，提高土中溫度，減少凍結深度，以減弱或消除路基凍害。保溫法由于水是形成路基凍害各因素中關鍵性的條件，因此，控制土體中的水分，削弱或消除路基的凍害。排水隔水法修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土青藏鐵路是目前世界上穿越多年凍土里程最長的高原鐵路，凍土也被認為是青藏鐵路建設遇到的最大的技術性難題。青藏鐵路風火山凍土觀測站通過近40年的觀測研究，從取得的大量科學數據以及高原地質勘探人員通過鉆孔提取的巖心表明凍土的結構：地表是薄薄的草皮，往下兩米的范圍是凍結的砂礫層，再往下便是混雜有泥土的冰塊，甚至是純冰塊。修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土青藏鐵路凍土攻關借鑒了青藏公路、青藏輸油管道、蘭－西－拉光纜等大型工程的凍土施工經驗，同時，還探討和借鑒了俄羅斯、加拿大和北歐等國的凍土研究成果。青藏鐵路建設中對凍土施工的指導原則為，冷卻地基土使凍土保持穩定，不讓凍土受到破壞和融化。在工程措施上，我國科學家采取了以橋代路、片石通風路基、通風管路基、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等措施。據統計，在眾多的工程措施中，“以橋代路”的效果最好，現在“以橋代路”凍土路基地段沒有發生任何變形，此外，增加碎石和片石護坡對凍土路基的穩定性。修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土青藏鐵路凍土攻關借鑒了青藏公路、青藏輸油管道、蘭－西－拉光纜等大型工程的凍土施工經驗，同時，還探討和借鑒了俄羅斯、加拿大和北歐等國的凍土研究成果。青藏鐵路建設中對凍土施工的指導原則為，冷卻地基土使凍土保持穩定，不讓凍土受到破壞和融化。在工程措施上，我國科學家采取了以橋代路、片石通風路基、通風管路基、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等措施。據統計，在眾多的工程措施中，“以橋代路”的效果最好，現在“以橋代路”凍土路基地段沒有發生任何變形，此外，增加碎石和片石護坡對凍土路基的穩定性。修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土-21-

遮陽板結構片石氣冷邊坡和護道病害整治主要工程技術修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土遮陽棚路基熱棒路基病害整治主要工程技術修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土塊石層冷卻地基原理Cold（冷）Warm（熱）碎石層邊坡冷卻地基原理片石層頂部溫度低于底部－對流蓄冷片石層頂部溫度高于底部－接觸熱傳導片石空隙阻止熱量向下碎石層外部溫度低于底部－對流蓄冷碎石層外部溫度高于底部－接觸熱傳導碎石層邊坡沿坡面的煙囪效應塊石路基原理修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土-24-青藏鐵路片石氣冷路基結構的應用及效果楚瑪爾河地區片石氣冷路基+碎石護坡塊石層路基實景塊石層路基施工碎石層邊坡實景塊石層路基試驗段修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土熱棒路基原理

熱管（熱棒）技術是60年代初發展起來的一種廣泛用于土木工程中的冷凍技術。它無需外加動力源，實際上是一種無芯重力式熱管。熱管（熱棒）路基，他的特點在于充分利用自然能源，在溫差作用下驅動內部制冷工質的汽液兩相對流循環，通過蒸發段蒸發吸熱作用降低周圍凍土溫度，增加凍土本身的冷儲量，提高凍土的熱穩定性。北麓河實體工程修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土遮擋式路基結構遮陽棚原理：用具有一定強度，反射性能好的材料，阻擋太陽輻射熱能進入路基本體遮陽棚效果：遮陽棚內沿路基的整個橫斷面年平均氣溫遠遠低于外部空氣，棚內地表平均溫度比棚外地表溫度低5－8℃左右。凍土上限有效抬升，多年凍土年平均地溫有效降低。抵御未來氣溫升高的能力提高。修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土-27-遮陽板邊坡遮陽棚路基唐古拉山區遮陽棚

1997年開始，中鐵西北科學研究院與俄羅斯專家合作在風火山進行遮擋式路基結構研究，2002年青藏公司和中科院開始在北麓河進行研究。研究結果表明這種結構大幅度降低地表溫度，提高多年凍土上限，冷卻地基土體的效果非常好是未來青藏鐵路運營階段病害整治的有效技術措施之一。修建青藏鐵路的三大難題之一—凍土通風管路基原理：通風管埋設到路基土體中，增加土體與空氣的接觸面，增加傳入地基土體的冷量，積極主動的降低地基土體溫度。為減少暖季通過通風