多年冻土区道路边坡热状况差异对多年冻土融化形态的影响.pdfVIP

第29卷 第 6期 冰 川 冻 土 V0I．29 No．6 2 0 0 7年 12月 JOURNAL OF GLAC10L0GY AND GEOCRYOLOGY Dec．2 0 0 7 文章编号：1000—0240(2007)06-0977—09 多年冻土区道路边坡热状况差异对多年 冻土融化形态的影响 丑亚玲， 盛 煜， 马 巍 (中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州 730000) 摘 要：用数值方法模拟了在气候持续以0．02℃·a 速度增温下，5O a运营年限内不同走向路基的 融化形态可能发生的变化趋势．计算了在砂砾路面和沥青路面下，不同高度(O～5．o m)及不同走向(东 西、东北一西南、南北、对称)路基的融化形态．结果表明：非对称热边界路基与对称热边界路基的融 化形态差异很大．在呈阴阳坡的路基中，砂砾路面和沥青路面下：1)最大融化深度位置与运营时间关 系不大，与路基高度、线路走向及路面类型关系密切，且最大融化深度偏离路基中线的距离与路基高 度呈线性关系；2)最大融化深度与运营时间、路基高度、路面类型关系比较密切．路基较低时，最大融 化深度与路基走向关系不大．路基较高时，最大融化深度与线路走向关系密切，且随着路基高度的增 加、气候变暖及增温速率的增大而加剧；3)同一路基高度和线路走向下，砂砾路面的最大融化深度偏 离路基中线的距离大于沥青路面的，沥青路面的最大融化深度大于砂砾路面的．相对于砂砾路面，沥 青路面在一定程度上部分的抵消了阴阳坡效应，但加剧了路基下最大融化深度． 关键词：多年冻土；融化形态；最大融深；数值计算 中图分类号：P642．14 文献标识码：A 低于道路路面[7 ]，其结果是最大融化深度一般处 0 引言 于路基中心，实际情况是阳坡面温度可能高于路基 在冻土层上修筑道路，由于会改变地一气界面 水平表面，而阴坡面温度远低于水平表面，由此引 的热物理特性，将会影响到冻土层的热力一动力稳 起下伏多年冻土最大融深出现横向偏移．路基越 定性，故而修筑一定高度的路基成为保护冻土层所 高，这种横向热不对称作用越强烈．仍然以对称边 采取的一种常规措施[1]．但随着路基的加高，边坡 界条件分析多年冻土融化显然不合理、不安全． 面积加大吸热加剧，其热交换对其下伏多年冻土的 214国道K369段(路基走向西偏南 24。)虽为新修 热影响不容忽视．对于呈现阴阳坡的路基，由于边 (2002年修筑)沥青混凝土路面，但路面左半幅纵 坡两侧的太阳辐射、地表湍流等边界条件不同，形 向裂缝破坏十分严重，发育纵向裂缝的区段占此段 成路基横向热交换不对称，从而导致下伏多年冻土 公里范围的24 。其原因是路基横向热不对称引 融化的不对称而引起众多病害．Cheng Guodong_2] 起不均匀沉降变形，路基阳面沉降量大引起的路基 指出，在修筑路基后，与路基边坡朝向有关的热效 阳面一侧发生纵向裂缝． 应是冻土路基工程保护措施必须考虑的问题．但目 青藏高原高温多年冻土对外界环境变迁和人类 前较多的多年冻土路基温度场数值计算研究仍以热 工程活动十分敏感，路堤边坡由于热状况不同引起 对称为主(简化为半个路基的计算都属此类) ]， 路基温度场的非对称性问题，及其导致的工程病害 并未考虑路基走向问题甚至边坡温度边界条件取值 愈加引起人们的关注[g ，其中就路基高度、路基 收稿日期：2007一O1—02；修订日期：20