寒區(qū)道路病害防治與保障技術(shù)，主要通過(guò)野外調(diào)研、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析、野外監(jiān)測(cè)以及數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段，對(duì)寒區(qū)熱管傳熱參數(shù)及其高等級(jí)公路的降溫效果、穩(wěn)定性和防治技術(shù)進(jìn)行了研究，篩選出了影響熱管路基傳熱特性的主要因素。

一、項(xiàng)目分類(lèi)

關(guān)鍵核心技術(shù)突破

二、成果簡(jiǎn)介

寒區(qū)道路病害防治與保障技術(shù)，主要通過(guò)野外調(diào)研、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析、野外監(jiān)測(cè)以及數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段，對(duì)寒區(qū)熱管傳熱參數(shù)及其高等級(jí)公路的降溫效果、穩(wěn)定性和防治技術(shù)進(jìn)行了研究，篩選出了影響熱管路基傳熱特性的主要因素，揭示了環(huán)境條件、熱管幾何結(jié)構(gòu)、埋設(shè)方式等因素對(duì)熱管傳熱特性的影響規(guī)律，確定了路基中熱管傾斜角度以及長(zhǎng)度比等關(guān)鍵參數(shù)的合理取值，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和野外監(jiān)測(cè)，篩選出了寒區(qū)降溫效果和穩(wěn)定性較好的熱管復(fù)合路基，給出了在氣候變暖條件下，能夠有效保證寒區(qū)區(qū)寬幅高等級(jí)公路穩(wěn)定性的熱管復(fù)合路基結(jié)構(gòu)，并利用數(shù)值模擬的手段，提出了適用于寒區(qū)寬幅高等級(jí)公路的新型遮陽(yáng)通風(fēng)路基結(jié)構(gòu)，可為川藏高速、青藏高速公路、滇西北高速公路等寒區(qū)高等級(jí)公路的建設(shè)提供科學(xué)參考。

圖1 多年凍土區(qū)高等級(jí)公路研究路線(xiàn)

我國(guó)寒區(qū)范圍廣闊，有著強(qiáng)烈的道路工程建設(shè)需求，國(guó)家的交通網(wǎng)規(guī)劃中寒區(qū)是新的建設(shè)熱點(diǎn)區(qū)域之一，如圖2所示。滇西北位于北緯24°38'~29°15'、東經(jīng)98°05'~101°16'之間，面積為7.98萬(wàn)平方km，地處青藏高原與云貴高原的過(guò)渡地帶，位于喜馬拉雅山脈東部的橫斷山脈縱向嶺谷區(qū)，其中怒江、瀾滄江、金沙江最近處僅64km左右，形成獨(dú)特的“三江并流”奇觀(guān)。受青藏高原抬升和眾多河流切割影響，縱向嶺谷相間分布，山高谷深，地形起伏極大，擁有南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶和寒帶等多種氣候類(lèi)型，多數(shù)地區(qū)氣候寒冷，地勢(shì)險(xiǎn)峻，土壤瘠薄，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。

圖2 中國(guó)公路自然區(qū)劃圖

強(qiáng)烈的大溫差變化使得道路路基具有明顯的溫度效應(yīng)，再輔以西南地區(qū)降雨量大的特點(diǎn)，加劇了道路路基的損傷變形和病害的產(chǎn)生。這些病害在川藏公路等低等級(jí)道路運(yùn)營(yíng)中危害較小，但是像川藏鐵路和川藏高速公路這種高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施工程，極易造成重大的交通安全隱患。因此，在川藏交通通道內(nèi)，亟需調(diào)查道路路基病害現(xiàn)狀，分析建立路基水熱力耦合計(jì)算模型，深入理解道路路基病害形成機(jī)理，并提出合理的道路路基病害治理措施，評(píng)價(jià)復(fù)雜工程環(huán)境下道路路基長(zhǎng)期服役性。

因此，正開(kāi)展以下工作：以川藏通道內(nèi)路基為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)研川藏通道內(nèi)季節(jié)性?xún)鐾恋缆仿坊F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在工程病害問(wèn)題現(xiàn)狀，研究川藏通道季節(jié)性?xún)鐾谅坊跉鉁亍⒔涤辍⒌叵滤⒔煌ê奢d類(lèi)型、積雪和地震等特殊條件下的工作狀態(tài)，分析路基病害問(wèn)題及發(fā)生機(jī)理，初步確定產(chǎn)生路基病害的主要因素；采取理論研究、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段，闡釋復(fù)雜工程環(huán)境（氣溫、降雨、地下水、交通荷載類(lèi)型、積雪和地震等）作用下季節(jié)凍土區(qū)路基水熱力相互作用機(jī)理，建立路基水熱力相互作用計(jì)算模型，開(kāi)展季節(jié)凍土區(qū)路基溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)和應(yīng)力（變形）場(chǎng)的數(shù)值模擬，進(jìn)行室內(nèi)大型模型試驗(yàn)，評(píng)估季節(jié)凍土區(qū)路基土體凍脹區(qū)、水分聚集區(qū)和塑性區(qū)等變化規(guī)律，綜合考慮土體應(yīng)力集中和塑性區(qū)特征，明晰季節(jié)凍土區(qū)道路凍融災(zāi)害機(jī)理，提出路基病害發(fā)生的判別依據(jù)，揭示路基凍害形成機(jī)制及主控因素，進(jìn)而提出相應(yīng)的季節(jié)凍土區(qū)新型路基結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)其服役狀態(tài)（穩(wěn)定、劣化、破壞等）。