季节冰冻区道路路基差异沉降控制标准及预测

【摘要】随着我国道路建设的不断进步与发展，人们对道路建设质量的要求也逐渐提升，同时人们生活水平不断提升，交通量逐渐增大，这也为道路建设提出了新的挑战。本文主要研究探讨的是季节性冰冻区路基差异性沉降具体的控制标准以及预测，分别讲述了季节冰冻区道路路基出现沉降的机理，季节冰冻区道路路基出现差异性沉降的预测以及季节冰冻区引起路基出现差异沉降的主要形式等内容。

【关键词】季节冰冻区；道路路基；差异沉降；控制标准；预测

季节冰冻区相应的路基形成差异沉降，主要是受到温度场、水分场以及相应的应力场的直接影响，在整个变形的过程中实际的影响因素仍然比较多，季节冰冻区自身地质条件、具体填土材料以及实际施工工艺等因素的综合影响。受到多种因素的严重影响，路基也会出现一些不均匀的沉降现象，目前，不均匀沉降以及出现的季节冰冻区的冻结和融化成为了目前路基变形或者是结构发生变化的重要原因。受到路基各种不均匀变形的直接影响了，改变了路面结构具有的附加应力，使路面逐渐出现结构的裂缝，破坏整个路面结构。

一、季节冰冻区道路路基出现沉降的机理

所有路基以及相应的上部填方路基实际上否是通过土体最终形成，整个地基在竖直方向出现一定的变形就属于沉降。外荷载会作用于整个土体中，其中的一部分主要是通过孔隙中具有的水进行承担，这也称为是孔隙水压力。剩余的另一部分，需要通过土骨架进行承担，称之为有效应力。具体的有效，就是需要引起压缩有效或者是强度有效，其中实际的有效应力也是总荷载以及相应总截面积的实际比例。可以将孔隙水压细致的分为净水压力以及超孔隙压力两种。在荷重的主要作用下，实际的土粒以及水之间的压缩量比整个土体的压缩量更小，气体具有的压缩形式比较强。处于密闭的整个体系中，土体受到各种力以后会出现变形，最后形成了季节冰冻区的一种路基不均匀沉降现象。

二、季节冰冻区道路路基出现差异性沉降的预测

（一）气候条件产生冰冻区的冻害

气候条件能够直接影响整个路基冻害的形成，其中的气候条件包括气候冷热、气候变化的时间、季节的降雨量以及具体的降雨时间等因素。受到气候条件的直接影响，会出现聚冰层深度以及实际分布的各种变化。如果设置的聚冰层处于整个路基顶面非常深的一个位置，这样的路基并不会受到冻害的严重影响。然而，如果聚冰层距离整个路基实际的顶面非常近的一个距离，甚至是表层位置，这样就会很容易出现相应的冻害。受到大气温度的严重影响，温度下降以后，整个土地的温度会处于冰点值，这样就会导致土中实际的冻融层出现一定的冻结情况。如果整个土体出现了冻结，土中孔隙水的实际补给以及地下水的实际补给情况就会出现严重的差异，水自身的冰晶也会出现多晶体或者是冰夹层等，这样就会直接导致土体自身的体积逐渐增加，产生路基的冻胀。如果到了春季，之前形成冻结的所有土体就会出现融化的现象，受到土中水具有的消融影响，出现沉陷，导致路基出现了一定的下沉。从某种角度分析，冬季的不同气温是影响整个冻结温度变化的重要因素。表现在土层实际的负温数值以及具有的冻结速率等，发生一定冻结的土体，实际的冻结的快慢主要受到环境温度实际具有的冷却能力影响。在类似的情况下，温度变化的越低出现冻结的速度也会变得越快，同时迁移的水流具体时间比较短，因此，导致冻胀量的不断减小。

（二）受到土的影响

整个路基出现冻害变形实际上与土质具体条件存在一定的关联。沙砾土具有比较良好的排水条件，同时很少会出现一些水分迁移或者是出现聚病的情况，因此，受到冻害变形的程度也比较小。如果使用黏砂土并且有一定的地下水补给，这样就会出现非常严重的一种冻害情况，使用黏土很可能会出现比较严重的冻胀。如果土中含水量意境超过了起始冻胀实际的含水量，这样情况下，受到水膜厚度逐渐增加以及土粒具有摩擦组里减少的直接影响，整个土体具有的抗剪度会不断减弱，如果受到了荷载作用的影响，就会出现严重的下沉。随着天气温度的逐渐降低，在所有地气热相互交换的整个过程中，土体的实际温度会逐渐达到水结晶点，这样就会出现冻结。结合冻土存在的实际时间可以将所有的冻土分为多年冻土以及瞬时冻土两种。如果在冬季发生冻结并且在夏天融化，这样的季节冻土属于一种瞬时冻土。正是冻土的形成对于路基自身具有的稳定性造成了非常大的影响，最终导致路基出现不均匀沉降。

（三）荷载产生的影响

荷载实际上对土体自身的冻胀隆起具有非常大的抑制作用。一方面，土体层产生附加荷载能够增加整个土体具有的密实度，让整个土层能够压缩固结，直接影响了水分发生迁移的实际速率，最终让土体发生冻结的速率逐渐变小。另一方面，荷载的不断增加能够让土体具有的冻结温度逐渐降低，能够有效的减少土体自身具有的冻胀量。土体外部压力的不断增加会直接影响土体水分的实际分布，让所有颗粒间具有的接触应力逐渐加大，有效的抑制没有发生冻土的水分自身的迁移量。

三、季节冰冻区引起路基出现差异沉降的主要形式

季节冰冻区出现各种路基的差异性沉降的形式如图1以及图2、3。在发生冻结或者是融化的情况下，路测会出现一定的积水，路基出现的沉降主要是在发生积水一侧整个路基顶面出现了差异性的冻胀或者是沉降现象。如果在路基的边坡位置出现了一定的渗水情况，在发生冻结以后，整个路基都会出现差异性的不同冻胀，一般情况下，路肩位置出现的冻胀量会远远大于路中部分。受到地下水作用的直接影响，结合路基具体的阴阳破，整个路基出现的冻胀或者是融沉都会发生差异性的变形。

结束语：

综上所述，随着我国科学技术的不断进步与发展，公共建设事业也在迅猛的发展，然而，路基出现沉降的这一问题仍然困扰着我国相应的道路工程设计人员，对于沉降计算具有的准确性以及工程的实际设计与施工都产生了直接的影响。其中，在季节冰冻区出现相应的差异性沉降会受到各种因素的综合影响，在各种因素的影响下，最后导致路基出现了一定的差异性沉降现象。这对于路面结构会造成非常严重的破坏，因此，对于季节性冰冻区出现的路基差异性沉降需要进行深入的研究与分析，最终能够保证交通的畅行，保证人们出行的安全。

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作者简介：袁芳（1982-），女（汉族），四川德阳人，硕士研究生，讲师，主要研究领域为道路桥梁方向