路基工程冻土危害治理方法概述.doc

路基工程冻土危害治理方法概述摘 要:随着青藏铁路和公路的建成和投入使用，工程上对冻土的防护与治理已经进入一个全新的阶段。本文对近期国际上对防治多年冻土新的研究成果进行了概括和总结，阐述了冻土灾害防治方法的基本原理，并对我国冻土路基病害治理的研究进行了展望。 关键词：多年冻土、内热阻、温度变化率 Abstract: As the Qinghai-tibet railway and highway construction and put into use, engineering on the protection and management of permafrost has entered a new stage. In this paper, recent international in the prevention of permafrost new research results was summarized and concluded, expounds the permafrost hazard prevention methods of basic principle for China’s permafrost roadbed disease management study is forecasted. Key word: permafrost; internal thermal resistance; temperature alteration ratio 中图分类号：S157.2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-0 1 引言 近50余年来,我国大批科研和工程技术人员致力于冻土路基工程研究和实践,开展了长期的研究工作,使我国冻土地区筑路技术取得了很大的进步和丰硕成果,产生了许多冻土路基工程的基础创新理论,形成了多年冻土地区的路基工程勘测、设计与施工的一套独特的技术。这些研究成果对青藏高原多年冻土地区公路工程建设起到了极为重要的指导意义,同时为建设青藏铁路奠定了坚实的理论和实践基础。2006年7月1日,青藏铁路格尔木至拉萨段的建成通车是冻土路基工程研究的重要里程碑,标志着我国冻土路基研究的进步和成熟,青藏铁路工程将我国冻土路基工程的研究和实践推进到一个新的高度。本文将回顾我国冻土路基工程研究的历史和现状,并提出了本学科未来的研究方向和需重点关注之处. 2冻土路基治理研究现状 2.1冻土路基设计理论 多年来,青藏和青康公路冻土区公路修筑的经验和教训表明,单纯依靠增加热阻(增加路堤高度、使用保温材料)保护冻土的方法是一种消极的方法。在气候转暖的背景下，这种方法难以保证青藏高原多年冻土区路堤的稳定性，特别在高温冻土区，大量的工程实践已证明，这种消极方法的成功率不高。程国栋在多年冻土分布研究中发现，局地因素影响可造成多年冻土的“异常”分布，局地因素通过影响辐射、对流和传导过程而影响冻土的地温，长期作用所形成的后果可决定多年冻土的存在与否。受此研究成果的启示，在青藏铁路建设中，程国栋等创造性地提出了冷却路基新思路，并设计了通过调控辐射、调控对流和调控传导实现冷却路基的一整套技术措施，从根本上为解决高温高含冰量多年冻土路基稳定性关键技术难题提供了科学途径。青藏铁路的建设很好地体现了“冷却地基”的原则，设计思想应由“被动保温”转向“主动降温”，工程大量采用块石路基、随时护坡、热管路基等具有“冷却地基”效用的新路基结构，确保了青藏铁路工程的顺利通车和正常运营。鉴于青藏铁路建设的复杂性和特殊性，马巍等提出了动态设计的新理念，并应用在青藏铁路工程实际设计当中，取得了良好的效果。青藏铁路的动态设计及信息化施工技术主要包括四个主要部分，即冻土铁路路基的观测环节、评价环节、预报及建议环节和管理环节。冻土路基设计的理论创新为将青藏铁路建设成世界一流的高原铁路奠定了坚实的理论础。 2.2冻土路基稳定性技术 冻土路基设计理论的创新催生了一大批新的冻土路基稳定性技术的诞生，而工程的大规模应用也为研究和评价新技术提供了广阔的舞台，相关的一系列重要研究成果相继在国内外冻土学权威刊物发表。从理论上讲，传热有3种基本形式，即传导、对流和辐射。通过改变路基结构或材料来调节路基与外界环境的任何一种或多种热交换方式均可有效地实现对路基温度场的调控。 调控传导的保温法是应用最早、最普遍的冻土路基稳定性技术，通过在路基内铺设隔热材料可以有效减少传入路基下多年冻土热量，延缓多年冻土升温和退化，减小路基下多年冻土的人为上限，从而对多年冻土区起到一定保护作用。20世纪70年代中期，我国在青藏高原风火山地区首次开展保温材料对路基稳定性影响的试验研究，19