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青藏高寒高海拔地区宽幅公路沥青路面力学响应

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长安大学学报（自然科学版） 2019年第1期39卷 34-43页

作者：柯文豪陈华鑫雷宇中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室陕西西安710065 长安大学材料科学与工程学院陕西西安710061

为深入研究青藏高寒高海拔地区宽幅公路沥青路面力学响应,以指导该区域宽幅公路沥青路面结构设计、路基填挖形式及高度选择。将基于欧拉描述的大变形固结理论应用于冻土融化固结分析,研究融沉作用下路基高度、路面结构形式、宽度、厚度... 详细信息

为深入研究青藏高寒高海拔地区宽幅公路沥青路面力学响应,以指导该区域宽幅公路沥青路面结构设计、路基填挖形式及高度选择。将基于欧拉描述的大变形固结理论应用于冻土融化固结分析,研究融沉作用下路基高度、路面结构形式、宽度、厚度及模量对宽幅公路沥青路面力学响应的影响规律,并基于多目标规划理念,提出以沥青层底拉应变及路表差异沉降量综合最小为目标的力学响应综合评价指标P,用以评价路面综合力学响应。结果表明:柔性基层沥青路面沥青层底拉应变随路表差异沉降量呈先增大后减小的变化规律,倒装式、半刚性及复合式基层沥青路面、半刚性底基层层底拉应力则随其呈线性增大趋势;融沉作用下,ATB-25层底横向拉应变小于不考虑冻土融沉作用时;年均气温为-3.5℃、-4.5℃时,半刚性底基层横向拉应力显著大于不考虑冻土融沉作用时;P均值随路面宽度增大而增大,且22.5m时增大最显著;填方路基P均值随填方高度增大先减小后增大,高度为1m时最大,2m时最小,此后逐渐增大;挖方路基P均值随挖方高度增大而增大,高度为1m时最小,2m时显著增大。从路面力学响应角度,建议多年冻土区宽幅公路应尽量减小路面宽度,不宜大于17.5m;路基填方高度不宜小于2m,挖方高度宜为1m以下;对于年均气温-3.5℃、-4.5℃地区,路面结构形式宜选取柔性基层沥青路面。

关键词：道路工程力学响应综合评价指标大变形固结理论宽幅公路沥青路面

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楚玛尔河黏性土与砂土导热系数试验研究

地质与勘探 2021年第3期57卷 621-630页

作者：崔福庆王伟刘志云张伟长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室陕西西安710075

为探究青藏工程走廊带楚玛尔河地区冻融土导热系数的基本规律,采用瞬态平面热源法测试了148个冻土试样和88个融土试样导热系数。对楚玛尔河地区黏性土和砂土导热系数的总体特征及影响因素进行分析;对黏性土、砂土导热系数与干密度和含... 详细信息

为探究青藏工程走廊带楚玛尔河地区冻融土导热系数的基本规律,采用瞬态平面热源法测试了148个冻土试样和88个融土试样导热系数。对楚玛尔河地区黏性土和砂土导热系数的总体特征及影响因素进行分析;对黏性土、砂土导热系数与干密度和含水率之间进行二元回归方程拟合,并分别建立黏性土、砂土RBF神经网络预测模型。结果表明:楚玛尔河黏性土导热系数分布较为集中,砂土导热系数离散度高,分布范围较广;二元回归方程对黏性土、砂土导热系数平均拟合优度较低;与二元回归方程相比,以干密度和含水率作为输入因子所建立的楚玛尔河黏性土、砂土导热系数RBF神经网络预测模型具有更高的精确度。研究成果可有效预测青藏工程走廊带土体导热系数,对冻土温度场计算具有重要指导意义。

关键词：多年冻土导热系数 RBF神经网络楚玛尔河青藏工程走廊带

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川藏交通走廊冻融侵蚀风险评价与区划研究

公路 2019年第10期64卷 157-161页

作者：彭惠穆柯董元宏中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室

以川藏交通走廊冻融侵蚀灾害为研究对象,采用冻融指数比和月平均气温为指标建立了该走廊冻融侵蚀风险评价方法和体系,得到以下结论:川藏交通走廊(西藏境)需要进行工程措施处理的一级冻融侵蚀区段长度为221.3km,需要进行冻融侵蚀引发地... 详细信息

以川藏交通走廊冻融侵蚀灾害为研究对象,采用冻融指数比和月平均气温为指标建立了该走廊冻融侵蚀风险评价方法和体系,得到以下结论:川藏交通走廊(西藏境)需要进行工程措施处理的一级冻融侵蚀区段长度为221.3km,需要进行冻融侵蚀引发地质灾害监测的二级冻融侵蚀区段长度为521.7km;水分和海拔双重控制冻融侵蚀强度,冰川作用强烈区域同时也是冻融侵蚀强烈的地区。

关键词：川藏交通走廊冻融侵蚀季节冻土融冻指数比风险评估

多年冻土区XPS保温板路基顶面弯沉控制方法

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公路 2019年第4期64卷 28-34页

作者：张会建董元宏朱东鹏符进中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室西安市710068

为解决多年冻土区路基中铺设XPS保温板引起的弯沉超标问题,文中采用数值方法,研究XPS保温板自身材质、下承层模量和埋设深度等因素对XPS保温板路基弯沉的影响规律。基于计算结果,提出满足弯沉控制的XPS保温板铺设的必要条件,并通过试验... 详细信息

为解决多年冻土区路基中铺设XPS保温板引起的弯沉超标问题,文中采用数值方法,研究XPS保温板自身材质、下承层模量和埋设深度等因素对XPS保温板路基弯沉的影响规律。基于计算结果,提出满足弯沉控制的XPS保温板铺设的必要条件,并通过试验路段进行验证。结果表明:XPS保温板路基顶面弯沉随XPS保温板模量、下承层模量、XPS保温板埋深的增大而减小,XPS保温板自身材质和下承层模量对XPS保温板路基顶面弯沉影响较为显著。XPS保温板路基满足弯沉控制的必要条件有:(1)XPS保温板技术指标符合设计要求;(2)下承层平整度和压实度满足路基交验标准,下承层弯沉小于0.8倍的路床顶面设计弯沉值。

关键词：道路工程弯沉数值分析 XPS保温板路基多年冻土

ZIF-8/GO协同聚磷酸铵复合改性沥青阻燃性能及机理

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公路交通科技 2024年第6期41卷 18-27页

作者：李永琴高学凯贾丽涛山西工程科技职业大学山西晋中030619 山西省交通科技研发有限公司山西太原030032 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030032 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室山西太原030001

为探究沥青路面的火灾安全问题,设计并制备了沸石类咪唑框架材料/氧化石墨烯(ZIF-8/GO)阻燃剂,并将其与聚磷酸铵(APP)进行复配应用于沥青的阻燃抑烟改性。采用FTIR,XRD,Raman和XPS对ZIF-8/GO的结构进行表征。采用氧指数法、锥形量热仪... 详细信息

为探究沥青路面的火灾安全问题,设计并制备了沸石类咪唑框架材料/氧化石墨烯(ZIF-8/GO)阻燃剂,并将其与聚磷酸铵(APP)进行复配应用于沥青的阻燃抑烟改性。采用FTIR,XRD,Raman和XPS对ZIF-8/GO的结构进行表征。采用氧指数法、锥形量热仪和热重红外气质联用仪对复合改性沥青的阻燃性能进行表征。结果表明:ZIF-8/GO与APP的复配存在良好的协同效应,对沥青具有良好的抑烟效果。当添加质量分数为3%的ZIF-8/GO和质量分数为7%的APP时,复合改性沥青试样已符合相关标准规范中复合改性沥青难燃的规定;复合改性沥青试样的热释放速率曲线较为平缓且范围变宽,峰值热释放速率较沥青降低了44.97%,复合改性沥青试样的总生烟量值也明显降低,ZIF-8/GO和APP的添加能显著减缓复合改性沥青的燃烧速率,使得燃烧相对缓和地进行,有效地减少烟雾的排放及降低燃烧过程中释放的热量;复合改性沥青试样燃烧后生成连续且致密的炭层,可以起到良好的阻隔作用。APP和ZIF-8/GO的复配实现了凝聚相和气相共同阻燃,因而表现出良好的阻燃性能。此外,添加ZIF-8/GO和APP复配阻燃剂对复合改性沥青试样的基本路用性能有所影响,但均在标准规范范围之内。

关键词：道路工程阻燃抑烟剪切共混沸石类咪唑框架材料(ZIF-8) 氧化石墨烯(GO) 聚磷酸铵(APP)

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多年冻土拓宽路基差异沉降特征分析

中国公路学报 2016年第9期29卷 21-28页

作者：袁堃汪双杰牛富俊陈建兵李金平中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室陕西西安710065 中国科学院西北生态环境资源研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

为了分析多年冻土拓宽路基差异沉降变形特征及形成机理,在青藏公路楚玛尔河地区开展了冻土拓宽路基试验研究,分析了路基拓宽后冻土地温、冻土上限、路基变形、新旧路基差异沉降变化特征以及拓宽路基对旧路的附加影响。结果表明：冻土路... 详细信息

为了分析多年冻土拓宽路基差异沉降变形特征及形成机理,在青藏公路楚玛尔河地区开展了冻土拓宽路基试验研究,分析了路基拓宽后冻土地温、冻土上限、路基变形、新旧路基差异沉降变化特征以及拓宽路基对旧路的附加影响。结果表明：冻土路基拓宽后改变了坡角处原有的水热交换条件,造成新建拓宽路基下部多年冻土出现迅速升温退化;现场路况调查以及分层沉降监测显示新建拓宽路基在运营后发生大幅沉降变形,沉降主要集中在新旧路基结合处,变形主要来自于地表下2~3m处土层的压缩固结,该层土处于原天然地表下冻土上限附近,表明冻土融化下沉是导致拓宽路基发生沉降的主要原因;新旧路基间差异沉降量达到6cm,造成路基横坡改变率达到0.8%,超过《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）中横坡改变率0.5%的上限要求;路基拓宽后使得黑色路面宽度增加,进而导致吸热量增加,加之拓宽路基产生的附加荷载,导致旧路中心处沉降在路基拓宽后初期内迅速发展。

关键词：道路工程多年冻土试验路监测差异沉降拓宽路基

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透水混凝土桩复合地基工后沉降控制特性研究

公路 2024年第10期69卷 1-8页

作者：姜彦彬周晨浩朱思琪周汤啸洪苏恒周彦章水利部水库大坝安全重点实验室南京市210024 金陵科技学院建筑工程学院南京市211169 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京市210098

透水混凝土桩(PCP)复合地基新技术具备良好的变形控制潜力。以典型路堤下刚性桩复合地基为工程背景,通过多工况有限元数值模拟,对比研究PCP复合地基的工后沉降控制特性。分析表明,将原复合地基的竖向增强体置换为相同尺寸的PCP后不改变... 详细信息

透水混凝土桩(PCP)复合地基新技术具备良好的变形控制潜力。以典型路堤下刚性桩复合地基为工程背景,通过多工况有限元数值模拟,对比研究PCP复合地基的工后沉降控制特性。分析表明,将原复合地基的竖向增强体置换为相同尺寸的PCP后不改变地基总沉降量,且在路面交工时刻即可达到97%的固结度,工后沉降仅为1.6 mm。参数分析表明,PCP复合地基总沉降与桩长、置换率均呈负相关,与路堤堆载高度呈线性正相关;桩长、置换率、堆载速度和堆载高度对PCP复合地基工后沉降影响的敏感性逐次递减。优化的PCP复合地基方案将PCP桩长增加2.0 m,并将路堤堆载速度提升1倍,理论上可将原工况路面交工时间由236 d大幅缩短至34 d。PCP复合地基可为软基地区工程建设缩减工后沉降、提升填筑速率提供新的技术选择。

关键词：道路工程透水混凝土桩复合地基工后沉降有限元数值模拟参数分析

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农用拖拉机燃用生物柴油排放特性研究

农业工程学报 2024年

作者：蔡文杰刘学渊陈彦林杨通云乔梦雪西南林业大学机械与交通学院云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室

农业机械已日益成为中国大气污染的重要来源，其排放问题需要更深入的研究。为探究在高海拔条件下农用拖拉机燃用不同比例生物柴油对实际作业条件下的CO（carbon monoxide）、HC（hydrocarbon）、NOX（nitrogen oxides）和PN（particula... 详细信息

农业机械已日益成为中国大气污染的重要来源，其排放问题需要更深入的研究。为探究在高海拔条件下农用拖拉机燃用不同比例生物柴油对实际作业条件下的CO（carbon monoxide）、HC（hydrocarbon）、NOX（nitrogen oxides）和PN（particulate number）排放特性的影响，该研究对比分析了一台国Ⅲ排放标准的农用拖拉机在海拔2200m下掺烧B10（10%体积大豆甲酯生物柴油+90%体积柴油）、B20、B30与柴油（B0）在旋耕时（发动机转速处于1 500-1 700r/min，发动机功率在20-30kW）的相关污染物排放的情况。分别使用OBD（on board diagnostics）和PEMS（portable emission measurement system）进行拖拉机工况和污染物的数据采集。试验结果表明：生物柴油的使用会略微降低燃油的经济性，增加有效燃油消耗率（brake specific fuel consumption, BSFC）,B10、B20和B30相较于B0的BSFC分别增加了2.31%、2.71%和2.04%。该研究基于发动机功率方面来表征农用拖拉机CO、HC、NOX和PN的排放因子。生物柴油有助于降低农用拖拉机的CO、HC和PN排放因子，B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的CO排放因子分别下降了10.15%、12.73%和32.10%；相较于B0基于功率的HC排放因子分别降低了13.22%、26.45%和30.58%；相较于B0基于功率的PN排放因子分别降低了8.22%、10.91%和14.17%。随着生物柴油比例的增加，CO、HC和PN排放因子降低幅度增大。生物柴油会略微增加农用拖拉机的NOX排放，随着生物柴油比例的增加，NOX排放因子也相应增加，B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的NOX排放因子分别增加了1.60%、2.78%和4.20%。该研究中所有测试燃料基于功率的NOX排放因子较《指南》推荐值高3倍多，可见《指南》推荐值对高原环境下的NOX排放因子不适用，高原环境会影响拖拉机在实际作业过程中的污染物排放。为减少高海拔条件下农用拖拉机在实际作业过程中的污染物排放，考虑到燃油的经济性和生物柴油对NOX排放的影响，将小比例掺混生物柴油作为农用拖拉机替代燃料来使用，不仅可以减少CO、HC和PN的排放，还可以减少化石燃料的使用。研究结果可为高海拔环境下农用拖拉机燃用生物柴油的实际污染物排放控制优化提供参考，可以补充在高海拔地区农业机械的排放数据库，以辅助环境污染研究和政策制定。

关键词：高海拔生物柴油排放因子农用拖拉机 PN

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喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征

地球科学 2024年

作者：邹强周斌杨涛陈思谕姚鸿坤蒋虎周文韬中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地自然灾害与工程安全全国重点实验室中国科学院大学西南科技大学环境与资源学院

全球气候变暖导致了喜马拉雅高海拔山区的环境变化，冰湖溃决频繁发生，给下游人民和设施造成了巨大的损失。为了解喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征，利用地貌分析、时序分析和气候扰动分析方法，分析了喜马拉雅高海拔山区冰川... 详细信息

全球气候变暖导致了喜马拉雅高海拔山区的环境变化，冰湖溃决频繁发生，给下游人民和设施造成了巨大的损失。为了解喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征，利用地貌分析、时序分析和气候扰动分析方法，分析了喜马拉雅高海拔山区冰川冰湖变化及环境特征，阐明了喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空格局和演化规律。结果表明：（1）1980-2014年间喜马拉雅高海拔山区气温和降水均显著增加，且增加速率北坡大于南坡。受地形与气候条件控制，喜马拉雅山北坡冰川损失更为严重；西喜马拉雅比东、中喜马拉雅冰川损失更为严重。冰湖集中分布在中喜马拉雅地区，而喜马拉雅山南坡分布冰湖相对于北坡更多。1990-2015年间南坡冰湖数量与面积增幅均大于北坡，新增冰湖海拔高于消失冰湖。（2）20世纪以来，喜马拉雅及周边高海拔山区113个冰湖发生了249次溃决；溃决冰湖集中分布在河流陡河段或极陡河段；气候变暖导致区域冰湖溃决数量呈现非线性增加趋势，1901-2020年间冰湖溃决存在断点1966+37/-31年，冰湖溃决对升温速率存在20年尺度的滞后效应。研究结果可为应对气候变化下防灾减灾和跨境灾害风险防控提供科学依据。

关键词：冰湖溃决分异规律气候变化喜马拉雅高海拔山区