多年冻土区公路路基稳定性评价

　　本书是在我国寒区道路工程领域几十年科研资料积累的基础上编写而成，是一本介绍多年冻土地区公路路基工程稳定性评价研究成果的参考书。本书在系统介绍国内外冻土工程研究进展的基础上，力图以全面开阔的视角向读者展示多年冻土地区公路路基工程中涉及的研究领域、核心工程问题及热点科学问题，读者通过本书可深入了解多年冻土公路路基工程的基本特征及我国在该领域中做出的典型研究工作和成果。本书共分为8章，内容包括多年冻土路基病害成因、路基稳定性影响因素、路基变形长期预测分析、稳定性评价、病害预警、病害养护及稳定性监测新技术等。

　　陈建兵，博士，教授级高级工程师。现任中交第一公路勘察设计研究院有限公司寒区环境与工程研发中心主任、中国交建寒区旱区道路工程重点实验室主任、交通运输部多年冻土区公路建设与养护技术重点实验室执行主任、高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室副主任。入选国家高层次人才特殊支持计划（万人计划）青年拔尖人才、国家百千万人才工程，享受国务院特殊津贴；先后获得国家有突出贡献中青年专家、交通运输部青年科技英才、陕西省科技创新领军人才、中国交建优秀技术专家等称号。致力公路冻土工程研究，获国家科技进步一等奖1项；省部级科学技术特等奖3 项，一、二等奖5 项；中国公路青年科技奖。授权专利19 项。出版著作2 部，发表论文60余篇，其中SCI 和EI 收录14 篇，获授权专利19项。 汪双杰，工学博士，教授级高级工程师，博士生导师，全国勘察设计大师。现任中国交建副总工程师、中交第一公路勘察设计研究院有限公司总经理、高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室主任、多年冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室主任、中国公路学会工程地质和岩土分会理事长、交通运输部专家委员会委员。先后获交通部科技英才和十百千人才、国家新世纪百千万人才、全国优秀科技工作者、全国勘察设计科技创新带头人等称号。从事公路冻土工程科研和实践30 多年，主持国家、省重大科研项目和重大工程项目30 余项。荣获国家科技进步一等奖1 项，全国创新争先奖，省部级特等奖4 项、一等奖8 项，国家优秀设计金、银奖3 项。主编行业标准6 项，出版专著8 部，发表论文100 余篇，获发明专利10 项。 袁堃，博士，高级工程师。现任中交第一公路勘察设计研究院有限公司寒区环境与工程研发中心基础数据部负责人。入选陕西省青年科技新星，长期从事寒冷地区道路工程科研和实践工作。主持和主研国家、省部级科研项目10余项，获陕西省科技进步一等奖1项，省部级科学技术特等奖3项，一、二等奖3项。发表论文30余篇，其中SCI和EI收录20篇，获专利授权10余项。

第1章绪论／1

1．1冻土工程研究进展／2

1．1．1国外冻土工程研究进展／2

1．1．2国内冻土工程研究进展／4

1．2多年冻土公路工程稳定性评价及处治技术概况／6

1．2．1青藏高原工程走廊冻土灾害评价／6

1．2．2冻土路基变形稳定性评价／8

1．2．3冻土路基稳定技术／9

1．3多年冻土区道路工程发展趋势／12

第2章多年冻土地区路基病害及其原因／13

2．1多年冻土工程地质特征／14

2．2多年冻土地区路基主要病害形式与特征／16

2．2．1路基主要病害形式／16

2．2．2路基病害特征／18

2．3多年冻土地区路基病害的形成原因／22

2．3．1低路基病害的主因／23

2．3．2高路基病害的形成原因／23

2．4施工质量与冻土环境的破坏对路基病害的影响／25

第3章多年冻土公路路基稳定性关键影响因素分析／29

3．1气候因素／30

3．1．1气温／30

3．1．2太阳辐射／32

3．1．3降水与蒸发／34

3．2地质地理因素／35

3．2．1季节活动层土质与工程地质条件／36

3．2．2地表性状／37

3．2．3地形地貌特征／38

3．2．4地表水与地下水／39

3．2．5多年冻土层性质／40

3．3工程因素／43

3．3．1路堤填料／44

3．3．2路面性质／44

3．3．3路基断面形式与结构／51

第4章多年冻土公路路基长期变形研究／53

4．1多年冻土路基变形特征分析／54

4．1．1冻土上限变化过程／54

4．1．2多年冻土路基变形规律／56

4．2冻土路基变形的时间序列模型分析／60

4．2．1基于人工神经网络的冻土路基融沉预测／60

4．2．2基于混沌理论的冻土路基融沉预测／62

4．2．3基于变形数据的数学预测／63

4．3多年冻土路基变形计算模型及路基变形特征／65

4．3．1冻土路基三场耦合模型研究／65

4．3．2工程应用变形模型／68

4．3．3高温冻土的蠕变规律／71

4．3．4多年冻土路基变形特征及传递规律／75

4．4多年冻土路基长期变形规律预测／78

4．4．1与路基高度的依变规律／78

4．4．2与路基宽度的依变规律／79

4．4．3与年平均地温的依变规律／81

4．4．4路基变形速率的变化规律／82

4．5工程应用／83

第5章多年冻土路基稳定性评价／85

5．1冻土和融土的抗剪强度理论／86

5．1．1冻土的抗剪强度机理／86

5．1．2冻融交界面剪切强度／87

5．2耦合温度场的冻土路基力学稳定性评价程序／88

5．2．1程序的结构设计／88

5．2．2最危险滑面搜索／89

5．2．3非圆弧滑面的改进型极限平衡法／94

5．3冻土路基边坡稳定性评价／99

5．3．1评价模型的建立／99

5．3．2冻土路基稳定性变化特征／99

5．3．3路基高度对冻土路基稳定性的影响／106

5．3．4路基坡度对冻土路基稳定性的影响／107

5．3．5护道对冻土路基稳定性的影响／110

5．3．6路面宽度对冻土路基稳定性的影响／114

第6章多年冻土公路路基病害预警／117

6．1青藏公路沿线公路病害调查与评价／118

6．1．1青藏公路沿线病害调查／118

6．1．2青藏公路沿线病害规则库／118

6．2模糊理论应用于病害预警的可行性分析／124

6．2．1病害的不确定性特征／124

6．2．2病害预警模糊系统设计的基本思路／126

6．3病害预警模糊推理系统设计／127

6．3．1病害预警输入输出的模糊化／127

6．3．2模糊推理规则库的建立／137

6．3．3病害预警模糊系统的Matlab实现／139

6．3．4病害预警模糊系统实例分析／142

第7章多年冻土地区道路养护决策与技术／143

7．1青藏高原多年冻土区路基养护决策／144

7．1．1道路状况的分级与评价／144

7．1．2青藏高原多年冻土区道路养护原则与对策／145

7．2多年冻土地区路基常规养护技术／147

7．2．1路肩养护／147

7．2．2边坡养护／147

7．2．3排水设施养护／148

7．3多年冻土地区路基病害特殊养护措施／148

7．3．1抛碎石护坡／149

7．3．2热棒／150

7．3．3遮阳板护坡／151

7．3．4硅藻土护坡／153

7．3．5反压护道／153

7．3．6纵向通风管路基／154

7．3．7通风路基／155

第8章多年冻土路基稳定性监测新技术／157

8．1合成孔径雷达监测技术及其在青藏工程走廊带内的应用／158

8．1．1Sentinel1卫星介绍／159

8．1．2TOPS数据干涉处理／159

8．1．3PSInSAR基本原理／162

8．1．4青藏工程走廊带内地表沉降监测／164

8．2分布式布里渊光纤传感技术及其在青海共玉高速中的应用／167

8．2．1分布式光纤传感技术简述／167

8．2．2青海共玉高速冻土路基分布式布里渊传感试验工程／173

参考文献／177