为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践.对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算.结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2.换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄.而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量.然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区.该研究从路基热稳定性角度分析和验证了换填块石路基结构对改善路基沉降的有效性,为解决东北多年冻土区公路路基融沉失稳问题提供了重要参考.

东北多年冻土区;高温冻土;换填块石层;融沉变形;对流传热模型

马敏;齐毅;郭颖;徐智超;张程程;柳英伟;宋树城;单炜

东北林业大学 寒区科学与工程研究院,哈尔滨150040;东北多年冻土区地质环境系统教育部野外科学观测研究站,哈尔滨150040;东北多年冻土区环境、道路建设与养护协同创新中心,哈尔滨,150040;国道京漠公路瓦拉干至樟岭段建设指挥部,黑龙江 塔河165200;塔河县交通运输局,黑龙江 塔河165200

森林工程

[1]马敏;齐毅;郭颖;徐智超;张程程;柳英伟;宋树城;单炜-.不同换填材料对多年冻土地区公路路基温度状况影响的数值模拟)[J].森林工程,2022(04):131-139,146

化安山,换填块石层

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