一种用于冻土路段的路基及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于冻土路段的路基及其施工方法。本发明专利技术的路基包括路基本体，隔热板和管体，所述管体均匀设置在所述路基本体当中，所述隔热板水平设置在所述管体的上方或下方，所述管体内装有液体，在使用时，所述液体能够变化为固体或气体。上述管体内的液体能变为固体的路基的施工方法为：所述管体的下端位于冻土的上方，可根据实际需要选择合适的隔热板厚度d

【技术实现步骤摘要】
一种用于冻土路段的路基及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种用于冻土路段的路基及其施工方法。

技术介绍

[0002]多年冻土指冻结状态持续两年或两年以上的土(岩)，中国位居全球第三大冻土国家，多年冻土面积约占国土面积的22.3％，西部高山、青藏高原和东北大小兴安岭地区是我国多年冻土的主要分布区。冻土中由于冰及未冻水的存在，其性质极其复杂且对温度极为敏感。近年来随着寒区经济的发展，冻土地区交通设施建设的要求逐渐提高，然而，多年冻土地区高速公路建设属于世界难题，多年冻土的退化导致高速公路路基稳定性受到极大挑战，严重影响公路的运输安全与后期运营。
[0003]多年冻土解冻后，路基会下沉，再次冻结后，路基又会被抬升，导致高速公路的路基不稳定，容易被破坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术所解决的技术问题为：如何保证多年冻土不融化，从而保证路基不会被破坏。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种用于冻土路段的路基，包括路基本体，还包括隔热板和管体，所述管体均匀设置在所述路基本体当中，所述隔热板水平设置在所述管体的上方或下方，所述管体内装有液体，在使用时，所述液体能够变化为固体或气体。
[0007]优选的，所述液体能够变化为固体。
[0008]优选的，所述液体为水。
[0009]优选的，所述隔热板的厚度为12cm。
[0010]优选的，所述管体的横截面积与所述路基的横截面积的比值为0.1473。
[0011]优选的，所述管体的高度为4.10m。
[0012]优选的，还包括片石层和热棒。
[0013]优选的，所述液体能够变化为气体。
[0014]本专利技术还公开了上述管体内的液体能够变化为固体时的一种用于冻土路段的路基的施工方法，所述管体的下端位于冻土的上方，所述管体的横截面积与所述路基的横截面积的最小比值k的确定方法如下：
[0015][0016]式中：
[0017][0018][0019][0020]当k有多个取值时，取1>k>0的值；当k的两个根都位于0
‑
1之间时，k的值为较小的根；
[0021]全年地表的平均温度为t
d
，未建路基时冻土上方温度的最大值为t
max
，液体的凝固点为T
变
，j代表地表温度大于T
变
的温度数量，当地表温度T大于凝固点时，T
j
＝T,j＝1,2,3
…
；l代表地表温度小于T
变
的温度数量，当地表温度T小于凝固点时，T
l
＝T,l＝1,2,3
…
；未建路基时冻土上方土壤的平均比热容为C1，平均密度为ρ1，未建路基时冻土上方土壤的平均体积比热容为C
路
；当液体为液态时，管体的平均比热容为C
液
，平均密度为ρ
液
；当液体变为固体后，管体的平均比热容为C
变
，平均密度为ρ
变
；所述管体的最小高度h的确定方法如下：
[0022][0023]式中，y是埋深，a为地层材料的平均热扩散率，d
s
是隔热板等效土体的厚度，a
土
是隔热板等效土体的平均热扩散率，a
管
是管体的平均热扩散率，n代表了地层材料的种类数量，a
i
代表了第i种材料的热扩散率，h
i
代表了第i种材料的厚度。
[0024]本专利技术还公开了上述管体内的液体能变化为气体时的一种用于冻土路段的路基的施工方法，所述隔热板位于所述管体上方，所述管体的下端位于冻土中。
[0025]本专利技术所达到的技术效果如下：通过在路基本体中均匀设置管体，在管体中装有液体，所述液体能够变化为固体或气体，从而实现给冻土上方的土壤降温，避免冻土融化的技术效果。
附图说明
[0026]图1是本专利技术一种用于冻土路段的路基管体内的液体能够变化为固体的路基结构
示意图；
[0027]图2是本专利技术一种用于冻土路段的路基管体内的液体能够变化为气体的路基结构示意图；
[0028]图3是本专利技术一种用于冻土路段的路基的横截面示意图；
[0029]图4是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝0h时地层原始温度变化速率随埋深的变化图像；
[0030]图5是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝2190h时地层原始温度变化速率随埋深的变化图像；
[0031]图6是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝4380h时地层原始温度变化速率随埋深的变化图像；
[0032]图7是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝6570h时地层原始温度变化速率随埋深的变化图像；
[0033]图8是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝8760h时地层原始温度变化速率随埋深的变化图像；
[0034]图9是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝0h时冻土处温度变化速率随x的变化图像；
[0035]图10是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的τ＝2190h冻土处温度变化速率随x的变化图像；
[0036]图11是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝4380h时冻土处温度变化速率随x的变化图像；
[0037]图12是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的τ＝6570h冻土处温度变化速率随x的变化图像；
[0038]图13是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的时间τ＝8760h时冻土处温度变化速率随x的变化图像；
[0039]图14是本专利技术一种用于冻土路段的路基的第一实施例的冻土处原始温度随时间的变化图像。
[0040]图中：1
‑
热棒；2
‑
路基；3
‑
管体；4
‑
片石层；5
‑
隔热板；6
‑
冻土；7
‑
地面。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]如图1
‑
3所示，本专利技术公开了一种用于冻土路段的路基，包括路基本体，其特征在于，还包括隔热板5和管体3，管体3均匀设置在路基本体当中，隔热板5水平设置在管体3的上方或下方，管体3内装有液体，在使用时，液体能够变化为固体或气体。在使用时，通过在路基本体2中均匀设置管体3，在管体3中装有液体，液体能够变化为固体或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冻土路段的路基，包括路基本体，其特征在于，还包括隔热板和管体，所述管体均匀设置在所述路基本体当中，所述隔热板水平设置在所述管体的上方或下方，所述管体内装有液体，在使用时，所述液体能够变化为固体或气体。2.如权利要求1所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述液体能够变化为固体。3.如权利要求2所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述液体为水。4.如权利要求3所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述隔热板的厚度为12cm。5.如权利要求4所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述管体的横截面积与所述路基的横截面积的比值为0.1473。6.如权利要求5所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述管体的高度为4.10m。7.如权利要求6所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，还包括片石层和热棒。8.如权利要求1所述的一种用于冻土路段的路基，其特征在于，所述液体能够变化为气体。9.如权利要求2所述的一种用于冻土路段的路基的施工方法，其特征在于，所述管体的下端位于冻土的上方，所述管体的横截面积与所述路基的横截面积的最小比值k的确定方法如下：式中：式中：式中：当k有多个取值时，取1>k>0的值；当k的两个根都位于0
‑
1之间时，k的值为较小的根；全年地表的平均温度为t
d
，未建路基时冻土上方温度的最大值为t
max
，液体的凝固点为T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽群，翟相飞，孙西濛，赵利东，马瑞，叶锦华，曹艳辉，王铮，康瑞强，甄飞，班雄，汪瑜阳，
申请(专利权)人：北京市政路桥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：