关于涎流冰的一些小知识

涎流冰路害 涎流冰路害

1、什么是涎流冰路害?

涎流冰是寒冷地区特殊地质、水文地质及亚寒带自然环境的产物,它是客观存在的自然地质现象。寒冷地区的冬季,随着气温的降低,地表向下冻结,季节冻融层发生变化,使原来的冻结层上潜水变成承压水。承压水随着上部冻结层的加厚和过水断面的减小,其压力逐渐增大,在地表盖层薄弱处被挤出或在水头压力下破坏盖层,形成冰椎,使地下水流出,漫流在路面上,冻结成高低起伏的冰壳,即为涎流冰。

治理涎流冰的实质,就是治理地下水造成的危害。控制地下水,使地下水不接近线路,或把地下水排导到线路以外,是以防为主的原则。在治理方案的选择中,应依据具体的地质及水文地质条件,可以采取拦截方式,也可采取疏导方式。

 

2、涎流冰的危害有哪些?

1)影响交通,威胁行车安全。冬季在公路上形成的涎流冰,冰厚度多在1~4m之间,由于涎流冰是随流随冻,在其表面形成具有一定坡度的路面,光滑的路面严重威胁行车安全,中断交通、恶性交通事故时有发生。

2)冰湖径流携带泥沙、危害公路。这些涎流冰春季融解后、产生大量的径流,特别是气温较高时,产生的径流量大且流速快,对土壤产生一定的冲刷和搬运作用,严重路段还伴有泥流现象发生,边坡塌陷道路沟蚀严重。

2)道路翻浆,降低使用寿命。春季气温升高,涎流冰融化时,使路基土含水量长期处于饱和或过饱和状态,承载力极低。这时在车辆反复辗压下,轻者路面变得松软,限制了行车速度;重者基土被挤出路面,造成翻浆冒泥,破坏道路,阻碍交通。

 

3、涎流冰的形成条件有哪些?

1)水源条件。形成涎流冰的水源,是以浅层地下水为主,主要是冻结层上水,而冻结层上水以大气降水为主要补给。

2)寒冷的气候。寒冷的气候、适宜的负温度使地表土层缓慢冻结,使含水层中的水有较长时间保持液体状态。

3)地形地貌。地形地貌是地下水形成的重要因素,也是涎流冰形成的条件。涎流冰发育地区多为山前斜地或山间洼地,有较大的汇水面积,有利于降水的汇集和渗入,储藏丰富的地下水。

4)多年冻土层和季节冻融层。多年冻土层是良好的隔水底板,夏季形成冻结层上水,储存于融化层中,冬季随着表层土壤冻结而形成承压水盆地或斜地,使地下水由高水压处向低水压处流动,有利于地下水的形成和聚集。季节冻融层决定着含水层的范围、地下水的运动规模和形式,使地下水的动力特征发生周期性变化,这是形成涎流冰非常重要的因素。季节冻融层大,含水层厚,含水量多,在进入冬季冻结期后,形成的承压水量就大,地下水运动快,规模大,形成的涎流冰范围也大,危害也重。

5)覆盖层条件。植被层厚的地方阻碍地表径流,有利于地表水渗入补给。初冬大雪覆盖,雪层厚的地方冻的晚,冻的慢。盖层本身起着隔热作用,所以夏季融化的晚,融化的慢;同样冬季冻的晚,冻的慢。这样,不但造成各处季节冻层厚度不同,同时各处含水层厚度也不同,层位高度也有差异,当水动力特征发生变化时,往往从覆盖层薄弱处溢出,形成涎流冰。

6)土的性质。土的性质与涎流冰的发育程度及规模有密切关系,一般来说透水性比较好的啥或砂砾等土质,对地下水的渗透和排汇都比较快。但如果其下部存在不透水的隔离层就会聚集在蓄水层内形成层间水或潜水,在冬季到来之前层间水还不能完全排出,在上述一些条件作用下,即形成了涎流冰。

 

4、公路涎流冰的勘察要点有哪些?

  1. 涎流冰的分布和规模调查
  2. 涎流冰形成条件的地质勘察分析
  3. 地域特征调查分析
  4. 诱发型涎流冰的勘察分析
  5. 涎流冰危害程度相关性分析
  6. 当地防治方法和经验调查

 

5、公路涎流冰的治理措施有哪些?

1)挡冰墙,用以拦截、蓄积、冻结流向路基的地表水为主,防止冰水流向公路,适用于水量小、含水层薄、涎流冰发育小的路段,是防止涎流冰危害道路的一种常用的防冰建筑物。

2)积冰沟,能够拦截、蓄积、冻结流向路基的地下水和地表水,夏季还能替代排水沟,排出公路上方的地表水,同时减少地下水的补给水源,降低地下水位,截断流向路基的地下水,保持路基干燥,防止道路翻浆;冬季截水积冰,因此也称截水积冰沟。它适用于①含水层薄、埋藏浅;②地下水上游方向地形开阔平缓,有足够的积冰场地;③沟与公路之间有一定的安全距离。

3)保温渗沟,是以渗流的方式,汇集地下水,横穿路堤,将地下水排导到道路以外地点,从而降低或疏干地下水。在地下水流量大、流域较窄、水力坡度大,含水层较厚、路堤又较低的情况下采用。渗沟上下两面均设有保温层,用于保持沟内温度,延缓沟内冻结时间,大大减少形成涎流冰的水量,从而减少或不形成涎流冰。

4) 截水盲沟,基本与路线平行,与地下水的渗流方向垂直。盲沟渗流设置汇集段和纵坡,底面标高设在基岩层上,完全切断层间水渗流到路基的通道。

5)排水渗沟。与路线垂直,横穿路基,一方面汇集路槽内的地下水,同时还要把截水盲沟汇集的水通过路基底下排出到山坡以外,防治涎流冰在路堑内积聚形成冰夹层

6)绕避法。根据勘探、线路考察资料,结合线路整体设计及工程造价因素采用躲避涎流冰地段的方法。在造价允许情况下,应该首先考虑这种方式。

7)保温覆盖法。在地表加盖保温层,减少原来冻融层的冻结深度,减少潜水的冻结压力,提高潜水温度,使其可以顺利从路基穿越。在水源、径流路径、出口铺设保温层。保温材料可以采用干草、树枝、秫秸、锯末或炉渣、泥炭、塔头草皮等。保温层厚度及铺设时间是关键。局部地方保温比较可行,在设备、经济条件允许情况下人工造雪也比较可行。

8)多出水口排水法。用软式透水管收集地下水,集水管可根据汇水情况采用树枝状方式集水,在主排水管上设立多个出水口。路基下方、距离路基最远的一个为主出水口,当其完全冻结以后,紧靠它的副出水口开始排水,直至最后一个副排水口出水。根据情况,各个出水口可作保温处理。属于新方法,使用较少,在严寒地方可以避免保温出水口冻死的问题。

9)改变水流路径法。在山脊地段,路基边坡的另一侧开挖导水沟,使潜水在背离路基的方向渗出。实践中运用较少,完全取决于地形。

10)冻结沟法。在有多年冻土的地表上沿垂直地下水的流向开挖沟渠。冻结沟在形式上是在地面挖沟,但作用等于在地下筑防渗墙。

11)积冰法。设置积冰沟、积冰坑或积冰场拦截储存冲积扇沟口泉水涎流冰和地势较缓的山坡涎流冰。拦截流向线路或建筑物的地下水或泉水,使其流入天然的或人工设置的场地(沟、坑、场等)冻结积冰,至第二年的春夏季融化后,再排出。聚冰沟可设置多道。此法与冻结沟不同之处在于,积冰沟(坑、场)主要作用是容纳冬季的积冰,起到储存的作用。在一般情况下,它不起地下阻水的作用。

12)提高路基。聚冰量不太大的涎流冰,可采用提高路基的方式进行防治。路基高度应高于涎流冰最大壅冰高度加0.5m。同时筑路材料应该选用水稳性比较好的砂砾土等材料。路基高度一般至少保证高于涎流冰最高时的冰面0.5m,提高路基不仅可以避免涎流冰上路,也增强了路基抵抗破坏的能力。同时筑路材料选用水稳性比较好的碎砾石土,可以防止冰融化后因毛细作用浸湿路基。

13)挡冰堤/坝/墙。挡冰堤/坝/墙的作用是拦截地面冰体,阻挡其向路基方向流动。一般情况下它们都配合聚冰沟一起使用,一般设置在聚冰沟的下方,可由挖出的土填筑。

14)挡冰栅栏。在路基上方用桩、隔水帆布等做成防冰栅栏,拦截流向路基的冰体。施工方便,成本低,防治小规模涎流冰可以选择这种方法,大规模涎流冰防治不适宜选用。

15)透水路堤。用块石填筑路基,在一定高度情况下,保证水流通过块石层渗流到路基下方。在坡地地形条件下使用。

16)岩层爆破排水法。利用爆破使透水性差的岩层形成裂隙,通过这些裂隙排出地下水,防止形成涎流冰。施工相对复杂,爆破范围、深度等控制是关键,使用很少。

17)排、截、挡综合治理措施。在地质水文条件复杂,涎流冰规模大的地方,采用多种措施综合的方法防治涎流冰危害道路。单一措施难以控制规模较大的涎流冰,综合措施是现代涎流冰防治的发展趋势。总之,涎流冰防治宜因地制宜,综合考虑,选择经济合理、环保的措施。

 

参考文献

  1. 韩健,公路涎流冰的防治措施,黑龙江交通科技,2010.10
  2. 冉仕平,公路涎流冰的勘察要点与防治措施,公路交通技术,2006.10
  3. 邹学义,保温渗沟治理涎流冰,哈尔演建筑工程学院学报,1989

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