青藏公路冻土路基病害易发性评价研究

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青藏公路穿越多年冻土区630多公里。随着全球气候变暖和人类工程活动的加剧,冻土路基病害的频发给青藏公路的正常通行带来了严重影响。为了科学全面地评价青藏公路冻土路基病害的易发性,本文首先通过青藏公路冻土路基病害的现场调查及文献资料的收集,分析了青藏公路冻土路基病害的类型、产生机理及影响因素,建立起青藏公路冻土路基病害易发性评价体系,然后结合ArcGIS软件平台对青藏公路冻土路基病害易发性进行了分区评价。主要结论如下:  (1)通过分析青藏公路历次病害调查资料,得出青藏公路多年冻土区路基病害以沉陷为主,主要表现为沉陷及沉陷引起的波浪和纵裂。  (2)从路基病害机理出发,分析得出影响冻土路基病害发生的主要因素有冻土年平均地温、含冰量、路基高度、路基走向、运行时间和路基结构。  (3)根据有关文献提出影响冻土路基下临界高度的主要因素,通过冻土路基温度场数值模拟研究,得出不同年平均地温、含冰量、路基高度和运行时间条件下冻土路基下临界高度的变化规律及其设计值。  (4)建立了以冻土路基下临界高度设计值为判别标准的冻土路基病害易发性评价模型。当路基高度大于下临界高度设计值时,冻土路基出现病害的可能性小,为低易发性;当路基高度接近下临界高度设计值时,冻土路基处于极限平衡状态,为中易发性;当路基高度小于下临界高度设计值时,冻土路基出现病害的可能性很大,为高易发性。通过工程实例对该评价模型的合理性及可靠性进行了检验。  (5)以冻土路基下临界高度设计值为依据,青藏公路冻土路基高度取目前的平均值2~3m,得到了青藏公路西大滩—唐古拉山垭口沿线冻土路基病害易发性区划结果。在高含冰量(富冰以上)冻土区,地温高于-1.0℃的地区路基病害出现的可能性很大,为高易发区;地温在-1.0~-1.5℃的地区,路基处于极限状态,为中易发区;地温低于-1.5℃的地区,路基病害出现的可能性很小,为低易发区。根据以上分区原则,通过ArcGIS软件得到了青藏公路西大滩—唐古拉山垭口沿线冻土路基病害易发性区划图。分区评价结果显示,青藏公路西大滩—唐古拉山垭口沿线冻土路基病害低易发区占42.7%,中易发区占11.2%,害高易发区占29.1%。其中,青藏公路冻土路基病害高易发区主要分布在楚玛尔河高平原、五道梁和开心岭等高温—高含冰量冻土区。
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