多年冻土公路工程地质研究-中交第一公路勘察设计研究院有限公司

西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本西部交通建设科技项目合同号：200231800001：多年冻土公路工程地质研究报告简本中交第一公路勘察设计研究院2004年12月西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本中文题名多年冻土公路工程地质研究英文题名StudyonHighwayEngineeringGeologyofPermafrost交通编号项目来源西部交通建设科技项目单位编号合同号200231800001分类号项目起止年限2002~2004第一完成单位中交第一公路勘察设计研究院项目负责人路勋报告撰写人路勋霍明贾志裕汪双杰范昭平项目主要参加人主要参加人员路勋、霍明、汪双杰、贾志裕、章金钊、张建明、范昭平、俞祁浩、张敏静、刘永智、刘运平、刘汉启、刘卫民、刘晓、童长江、葛建平、王家鼎、郭爱侠、吴青柏、程凇中交第一公路勘察设计研究院路勋、霍明、汪双杰、贾志裕、章金钊、范昭平、张敏静、刘运平、刘汉启、刘卫民、刘晓、王家鼎、吴水军、王望平、黄强盛、郭爱侠中科院寒区旱区环境与工程研究所张建明、俞祁浩、刘永智、童长江、吴青柏、郭东信、陆子建、冯文杰铁道部第一勘察设计院葛建平、程凇、孙立民、包黎明、曹元平西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本主题词多年冻土、公路、工程地质关键词多年冻土、勘察技术、综合使用、工程区划、冻土温度、工程分类、路基稳定、预测模型、勘察标准、质量控制指南、高速化西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本报告摘要（500字以内）：本项目以多年冻土为研究对象，根据公路工程的特点，系统地研究了多年冻土公路工程地质区划、分类、勘察技术标准、勘察方法以及冻土现象对公路稳定性的影响。针对不同地区、不同冻土特征工程项目的冻土勘察方法进行了对比和综合应用研究，提出了多年冻土公路工程综合勘察技术。提出了《多年冻土地区公路工程地质勘察标准及质量控制指南》，完善了现行规范中的相关规定。系统论证了国内外冻土区划、工程分类的优缺点，提出了适合我国公路工程特点不同层次的区划方案和指标，首次在考虑了多年冻土融化先决条件—冻土温度这一重要因素的基础上提出了适合我国公路工程冻土分类方案。从路基状况、工程地质条件、温度场、环境等多个方面进行分析研究了公路修筑后冻土地基的热状态变化与变形，地下水变化等对路基稳定性的影响及基本对策。建立了青藏公路冻土路基最大冻融变形量的模型。建立了沉降变形预测模型，为预测变形、研究冻土路基变化规律提供了有力的支持。为青藏公路的高速化建设提供必要的技术储备。Abstract（lessthan300words）：Aseriesofresearchisperformedonthepermafrostaboutthegeologicalengineeringzoning,classification,surveymethodsandtheimpactoffrozensoildisasteronhighwaystability.Aguidetogeologicalengineeringsurveyandqualitycontrolinpermafrostwasproposed.Severalachievementswereobtainedfromthestudy.First,thestatusquoofgeologicalengineeringzoning,classificationbothnationallyandinternationallyareillustrated;andthezoningandclassificationmethodsindifferentconditionspertinenttothecharacteristicsofhighwayprojectsinChinaaresetup.Second,apioneeringanalysisofgeologicalengineeringzoningundertheconditionoffrozensoiltemperature,whichisthepreconditionofthawcollapse,wasundertaken.Alsotherelationbetweenroadbedstabilityandroadbedconditions,geologicalengineeringconditionsandenvironmentalconditionswasrevealed,respectivelyandcollectively.Third,thefrozensoilthawcollapsepredictionmodelwassetuptoinvestigatetheruleofthawcollapseandpredicttheamountofthawcollapse,whichwouldbeofgreatvalueinguidingtheconstructionsofQinghai-Tibetexpresshighwayinthepermafrostarea.西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本目录引言............................................................................11．项目研究目的意义.................................................................13．主要研究内容及实施方案...........................................................24．多年冻土勘察技术研究.............................................................25．多年冻土的公路工程地质区划研究...................................................46．多年冻土的公路工程分类研究.......................................................67．冻土现象对公路路基稳定性影响评价.................................................78．多年冻土公路路基最大冻融变形量的模糊信息优化处理模型及冻融变形的预测技术研究.....89．项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景........................................1010．结束语........................................................................11西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本中交第一公路勘察设计研究院1引言项目概况《多年冻土公路工程地质研究》是交通部西部交通建设科技项目立项的研究课题《多年冻土地区公路修筑成套技术研究》的第一课题，合同编号为200231800001。本课题自2002年7月正式立项，历时2.5年时间，于2004年12月完成了项目研究报告的编写。本课题承担单位是中交第一公路勘察设计研究院，参加单位为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所和铁道部第一勘察设计院。总体目标多年冻土公路工程地质研究是多年冻土地区公路修筑技术研究中的基础性研究工作，通过本课题的研究，对国内多年冻土区公路工程地质区划、分类、勘察技术标准、勘察方法等进行全面的、系统的研究，以便指导冻土区公路工程地质勘察或相似条件下的公路工程地质勘察，为青藏公路的高速化建设提供必要的技术储备。1．项目研究目的意义中国的多年冻土面积占国土面积的22.3%，在世界上占第三位，分别分布在我国西南、西北和东北地区，其中高海拔多年冻土面积则为世界之最。随着中西部经济发展步伐的加快，尤其是中央实施西部大开发，在解决各类冻土问题中，冻土的系统研究具有重大的经济、政治意义。“十五”期间我国集中力量建设西气东输、西电东送、青藏铁路、青藏公路等一批具有战略意义的重大项目都面临着冻土问题。青藏公路自1954年始建以来，一直是进出藏最主要通道上唯一的运输线，承担着85%—90%的进出藏物资货运量以及67%的客运量，对西藏地区的政治稳定、民族团结、社会发展、经济繁荣和我国的西南边防建设起到了决定性的作用，被誉为西藏的“生命线”。然而，由于青藏线穿越青藏高原腹地高海拔、低纬度的多年冻土区，冻土灾害时有发生，造成公路路基不均匀沉陷、波浪、滑溜，局部路基开裂等，沥青路面则表现为纵缝、横缝、网裂、龟裂，局部路段存在坑槽、松散、泛油等病害，严重影响了青藏公路的通行能力，严重制约了该地区的经济开发、建设与发展，同时给该区的国防建设等也带来了一定的影响。青藏公路自20世纪70年代以来经历了1973～1985年的二次改建及1992～1996年、1996～1999年一、二期整治大修，2001年6月青藏铁路工程的开工更是对青藏公路提出了更高的使用要求，但是由于多年冻土的特殊性以及铁路与公路所面临的具体问题不同决定了多年冻土区与一般地区的公路工程地质勘察的常规方法及勘察项目存在较大的差异性。同时，我国地域辽阔，不同的地区——如东部冻土区、西北冻土区、西南冻土区等，其冻土特征亦不相同，使得冻土区工程地质勘察套用现行有关技术标准缺乏合理性。目前执行的规范、规程也只对其钻探、试验方法等也只作了一般规定，对于工程物探在冻土区工作方法涉及较少。特别是国家十一五规划已经将青藏公路高速公路建设提上日程，由于青藏高原特殊的地理环境，高速公路修筑将面临着比青藏公路复杂得多的冻土工程地质病害问题，高速公路本身的安全、高速、舒适的行车要求也将结合公路建设提出更高更新的目标。因此，有必要对国内多年冻土区公路工程地质区划、分类、勘察技术标准、勘察方法等进行全面的、系统的研究，以便指导冻土区公路工程地质西部交通建设科技项目—《多年冻土公路工程地质研究》研究报告简本中交第一公路勘察设计研究院2勘察或相似条件下的公路工程地质勘察，为青藏公路的高速化建设提供必要的技术储备。3．主要研究内容及实施方案3.1主要研究内容3.1.1多年冻土勘察技术研究3.1.2多年冻土公路工程地质区划研究3.1.3多年冻土公路工程分类研究3.1.4冻土现象公路路基稳定性影响评价研究3.1.5多年冻土公路路基最大冻融变形量的模糊信息优化处理模型及冻融变形的预测技术研究3.2采用的研究方案、技术路线本项目以多年冻土地区存在的公路工程地质问题为研究对象，通过对国内外多年冻土的研究成果进行调研和对依托工程进行现场勘察、试验以及观测等工作，以多年冻土勘察技术研究、多年冻土公路工程地质区划和工程分类研究、冻土现象公路路基稳定性影响评价研究三个专题的形式展开研究。具体采用理论与实际相结合，调查研究和分析相结合，试验研究和计算分析相结合，定量和定性相结合的研究方法。4．多年冻土勘察技术研究4.1遥感技术在多年冻土勘察中的研究在多年冻土地区利用航空遥感图像进行冻土工程地质调查,以替代繁重的地面调查工作,较一般地区更显得必要。高原上利用遥感图像判释冻土工程地质较一般地区效果更好些,其原因是高原自然景观单调,冻土不良地质现象所形成的各种花纹图案,显得醒目易判,为遥感图像判释提供了有利条件。利用航空遥感图像进行冻土不良地质判释,配合线路方案比选,可选出工程地质条件较好的线路方案,并可起到事半功倍之效。本研究结合新藏公路路线勘测,选择新藏公路奇台大坂～区界公路翻越奇台大坂多年冻土地区，进行深入的遥感图像判释，并将遥感影像与实际的现场调绘资料进行了对比（图4-1）。通过本次研究认为，在多年冻土地区采用遥感技术进行公路工程地质调查，易于发现常规地质调查难以发现的地质现象。从遥感图像上提供的带状构造信息，可识别规模较大的隐伏的多年冻土区。公路工