冻土路基的稳定性与周围的水热状况密切相关。在青藏高原气候暖湿化影响下,高速公路冻土路基的大尺度特征及分离式设计,使其面临着显著的地表积水问题。本文基于共玉(共和—玉树)高速公路多期现场调查、无人机航测建模及探地雷达探测等多种手段,结合典型积水路段的地温与水分监测,分析了鄂拉山—清水河段340 km路基病害的空间分布特征及其与积水的关系,揭示了路侧积水对冻土路基病害发育的影响机理。结果表明:共玉高速公路冻土路基病害主要表现为不均匀沉降、过渡段沉降和裂缝,占比分别为77.3%、13.5%和8.6%;研究段病害率为8.4%,其中227 km多年冻土路段病害率达到18.05%;约31%的多年冻土路段存在路侧积水,66.1%的冻土路基病害与积水相关,随着积水面积扩大、积水深度增加以及积水与坡脚间距减小,路基病害也愈发严重;积水路段路基坡脚含水量和地温显著高于非积水路段,且路基下部多年冻土上限也明显低于非积水路段。路侧积水作为长期热源,持续向路基下部多年冻土进行热量传递,包括暖季时的积水热量储存和热量传输,以及冷季冻结初期至中期积水表面结冰后底部继续作为热源的持续传热。这一过程导致路基下部多年冻土...
中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源,对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道,其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制,本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象,结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据,利用GMS软件构建三维地下水流数值模型,对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明:在冷季(1—3月、10—12月),季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给,但由于季节冻土层分布的不连续,支流河段河床仍存在部分融区,使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献,且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m3和105 190 m3,其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关关系;在暖季(4—9月),支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给,与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化,东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为6...
在冻融循环过程中,环境温度的变化对路基土体的物理力学特性及路基的水热过程影响显著,反复的冻胀与融沉作用严重削弱了路基的承载能力、变形协调性及长期服役性能。基于此,本研究建立了粉质黏土路基(对比路基)和地聚物-剑麻纤维协同固化土路基(措施路基)断面,探究了冻融循环作用下两种路基温度、水分、热通量以及变形变化过程,评估了地聚物-剑麻纤维协同固化土路基的冻胀防治效果。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,路基低温区域从顶部逐渐向下部扩展,高温区域逐渐缩减。路基表面热交换迅速,受环境温度变化的影响也更明显。粉质黏土路基的残余体积未冻水含量高于地聚物-剑麻纤维协同固化土路基。此外,地聚物-剑麻纤维固化土路基的净变形变化小于粉质黏土路基,随着冻融循环次数的增加位移的变化逐渐趋于稳定。研究结果可为提升寒区路基的抗冻害能力、长期稳定性和服役性能提供科学依据。
通过室内试验设置5种积雪处理(对照组CK为无积雪覆盖;B为大粒径雪层;BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上;LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上;L为小粒径雪层),探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明:不同结构的积雪完全融化时间接近,CK处理受冻融循环的影响最大,有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期,覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近;试验结束,B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性,显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小,但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低,融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻,可减少土壤侵蚀,适宜实际农业生产。
天然气水合物是重要的新兴能源矿产,也是国家大力倡导开发利用的清洁能源。青海祁连山木里煤田天然气水合物发现之后,国内陆域天然气水合物勘查一直没有进一步的发现。大兴安岭北部是我国多年冻土发育的重要地区之一,内蒙古大西山煤田与青海木里煤田地质条件具有可类比性。基于本次天然气水合物探井的调查成果,以发现的浅层高烃类气体和水合物异常显示为线索,分析天然气水合物成藏的冻土条件、物源条件、疏导系统等地质因素。大西山煤田冻土厚度较大,底界可达70 m;烃源岩有机质丰度较高,以中等—较好的烃源岩为主;暗色泥岩有机质类型为Ⅱ2型和Ⅱ1型,煤和炭质泥岩有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型;有机质成熟度较高,Ro0.57%~0.84%,Tmax431~447℃;断裂、微裂缝发育,具备有效的运移通道。大西山煤田具备天然气水合物的形成条件,天然气水合物含油气系统多类型天然气综合调查是该区下一步的勘查方向。
通过室内试验设置5种积雪处理(对照组CK为无积雪覆盖;B为大粒径雪层;BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上;LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上;L为小粒径雪层),探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明:不同结构的积雪完全融化时间接近,CK处理受冻融循环的影响最大,有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期,覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近;试验结束,B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性,显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小,但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低,融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻,可减少土壤侵蚀,适宜实际农业生产。
天然气水合物是重要的新兴能源矿产,也是国家大力倡导开发利用的清洁能源。青海祁连山木里煤田天然气水合物发现之后,国内陆域天然气水合物勘查一直没有进一步的发现。大兴安岭北部是我国多年冻土发育的重要地区之一,内蒙古大西山煤田与青海木里煤田地质条件具有可类比性。基于本次天然气水合物探井的调查成果,以发现的浅层高烃类气体和水合物异常显示为线索,分析天然气水合物成藏的冻土条件、物源条件、疏导系统等地质因素。大西山煤田冻土厚度较大,底界可达70 m;烃源岩有机质丰度较高,以中等—较好的烃源岩为主;暗色泥岩有机质类型为Ⅱ2型和Ⅱ1型,煤和炭质泥岩有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型;有机质成熟度较高,Ro0.57%~0.84%,Tmax431~447℃;断裂、微裂缝发育,具备有效的运移通道。大西山煤田具备天然气水合物的形成条件,天然气水合物含油气系统多类型天然气综合调查是该区下一步的勘查方向。
天然气水合物是重要的新兴能源矿产,也是国家大力倡导开发利用的清洁能源。青海祁连山木里煤田天然气水合物发现之后,国内陆域天然气水合物勘查一直没有进一步的发现。大兴安岭北部是我国多年冻土发育的重要地区之一,内蒙古大西山煤田与青海木里煤田地质条件具有可类比性。基于本次天然气水合物探井的调查成果,以发现的浅层高烃类气体和水合物异常显示为线索,分析天然气水合物成藏的冻土条件、物源条件、疏导系统等地质因素。大西山煤田冻土厚度较大,底界可达70 m;烃源岩有机质丰度较高,以中等—较好的烃源岩为主;暗色泥岩有机质类型为Ⅱ2型和Ⅱ1型,煤和炭质泥岩有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型;有机质成熟度较高,Ro0.57%~0.84%,Tmax431~447℃;断裂、微裂缝发育,具备有效的运移通道。大西山煤田具备天然气水合物的形成条件,天然气水合物含油气系统多类型天然气综合调查是该区下一步的勘查方向。
通过室内试验设置5种积雪处理(对照组CK为无积雪覆盖;B为大粒径雪层;BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上;LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上;L为小粒径雪层),探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明:不同结构的积雪完全融化时间接近,CK处理受冻融循环的影响最大,有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期,覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近;试验结束,B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性,显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小,但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低,融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻,可减少土壤侵蚀,适宜实际农业生产。
为研究季节性冻土区扩底桩锚固特性,采用决定系数对水-热-力耦合模型的合理性进行评价,对比分析单向冻结条件下扩底桩和直桩的冻拔变形、切向冻胀力、锚固力和锚固因子.结果表明,模型计算得到的冻拔量及冻结深度规律与试验数据基本一致,验证了模型的正确性和可靠性.冻结过程中,扩大头所产生的最大锚固力较直桩相同部位所产生的最大摩阻力提升140%.为衡量扩底桩锚固性能,将扩大头的锚固力与切向冻胀力的比值定义为抗冻拔锚固因子,扩底桩锚固因子随冻结深度的变化规律近似于指数分布,直桩锚固因子呈线性变化.