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目次
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本書以國內外凍土工程研究現狀為基礎，針對青藏高原多年凍土區高速公路“寬、厚、黑”的顯著特點，依託國家科技支撐計劃、交通運輸部重大科技專項等項目，通過現場勘察測試、數值仿真、暴露試驗、工程試驗和工程示範等手段，系統研究並提出了高海拔高寒地區高速公路建設關鍵技術。全書分為１１ 章，內容包括緒論，公路凍土工程尺度效應理論，公路凍土工程設計方法，公路路線、路基、路面、橋樑樁基、隧道、環境保護工程設計與施工技術，工程構築物狀態監測與預警預報技術以及試驗示範工程。
作者簡介
汪雙傑，工學博士，教授級高級工程師，博士生導師，全國勘察設計大師。現任中國交建副總工程師、中交第一公路勘察設計研究院有限公司總經理、高寒高海拔地區道路工程安全與健康國家重點實驗室主任、多年凍土區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室主任、中國公路學會工程地質和岩土分會理事長、交通運輸部專家委員會委員。先後獲交通部科技英才和十百千人才、國家新世紀百千萬人才、全國優秀科技工作者、全國勘察設計科技創新帶頭人等稱號。從事公路凍土工程科研和實踐30 多年，主持國家、省重大科研項目和重大工程項目30 余項。榮獲國家科技進步一等獎1 項，全國創新爭先獎，省部級特等獎4 項、一等獎8 項，國家優秀設計金銀獎3 項。主編行業標準6 項，專著8 部，論文100 餘篇，獲發明專利10 項。
陳建兵，博士，教授級高工。現任中交第一公路勘察設計研究院有限公司寒區環境與工程研發中心主任、中國交建寒區旱區道路工程重點實驗室主任、交通運輸部多年凍土區公路建設與養護技術重點實驗室執行主任、高寒高海拔地區道路工程安全與健康國家重點實驗室副主任。入選國家高層次人才特殊支持計劃(萬人計劃)青年拔尖人才、百千萬人才工程國家級人選，享受國務院特殊津貼；先後獲得國家有突出貢獻中青年專家、交通運輸部青年科技英才、陝西省科技創新領軍人才、中國交建優秀技術專家等稱號。致力公路凍土工程研究，獲國家科技進步一等獎1項，省部科學技術特等獎3 項，一、二等獎5 項，中國公路青年科技獎。授權專利19 項，出版著作2 部，發表論文60餘篇，其中SCI 和EI 收錄14 篇。
王佐，教授級高工，陝西省勘察設計大師。現任中交第一公路勘察設計研究院有限公司副總經理。我國公路勘察設計行業的知名專家，入選交通運輸部專家庫部審專家、國家發改委特邀專家、陝西省建設項目規劃選址專家，在公路設計CAD、三維可視化設計技術、高速公路安全評價與設計等領域取得重要成就。榮獲國家優質工程銀獎3 項、全國優秀勘察設計銀獎1 項、省部級勘察設計一等獎8 項、省部級科技進步獎4 項。參編行業和省級標準規範制修訂8 項，出版學術專著4 部，發表SCI 或EI 檢索和核心期刊論文18 篇，授權專利12 項。
陳建兵，博士，教授級高工。現任中交第一公路勘察設計研究院有限公司寒區環境與工程研發中心主任、中國交建寒區旱區道路工程重點實驗室主任、交通運輸部多年凍土區公路建設與養護技術重點實驗室執行主任、高寒高海拔地區道路工程安全與健康國家重點實驗室副主任。入選國家高層次人才特殊支持計劃(萬人計劃)青年拔尖人才、百千萬人才工程國家級人選，享受國務院特殊津貼；先後獲得國家有突出貢獻中青年專家、交通運輸部青年科技英才、陝西省科技創新領軍人才、中國交建優秀技術專家等稱號。致力公路凍土工程研究，獲國家科技進步一等獎1項，省部科學技術特等獎3 項，一、二等獎5 項，中國公路青年科技獎。授權專利19 項，出版著作2 部，發表論文60餘篇，其中SCI 和EI 收錄14 篇。
王佐，教授級高工，陝西省勘察設計大師。現任中交第一公路勘察設計研究院有限公司副總經理。我國公路勘察設計行業的知名專家，入選交通運輸部專家庫部審專家、國家發改委特邀專家、陝西省建設項目規劃選址專家，在公路設計CAD、三維可視化設計技術、高速公路安全評價與設計等領域取得重要成就。榮獲國家優質工程銀獎3 項、全國優秀勘察設計銀獎1 項、省部級勘察設計一等獎8 項、省部級科技進步獎4 項。參編行業和省級標準規範制修訂8 項，出版學術專著4 部，發表SCI 或EI 檢索和核心期刊論文18 篇，授權專利12 項。
目次
第1章緒論／1
1.1高速公路凍土工程面臨的問題／2
1.2凍土工程國內外研究現狀／4
1.2.1凍土工程理論研究／4
1.2.2公路、鐵路凍土工程技術研究／6
1.2.3其他凍土工程技術進展／8
第2章公路凍土工程尺度效應理論／9
2.1地氣耦合邊界條件模型／10
2.1.1寬幅厚層黑色瀝青路面溫度場／10
2.1.2地氣耦合邊界條件模型概述／13
2.2凍土路基水熱變形效應模型／19
2.2.1理論模型／19
2.2.2模型驗證／21
2.3凍土路基時空維度下的尺度效應／24
2.3.1空間效應／24
2.3.2時間效應／47
2.3.3結構效應／54
第3章公路凍土工程設計方法／57
3.1凍土地基凍融災變風險評估方法／58
3.1.1多年凍土區公路風險評估方法／58
3.1.2外界熱擾動作用下多年凍土熱融蝕響應的敏感性／60
3.1.3青藏高原工程走廊帶凍土公路工程風險分析／65
3.2公路凍土區線位選擇分層目標方法／70
3.2.1路線選擇分層目標法基本理論／70
3.2.2走廊帶選擇層模型／73
3.2.3基本線位層選線困難度模型／74
3.2.4最終線位層可靠度模型／76
3.3公路凍土路基基於能量的平衡設計理念與方法／80
3.3.1大尺度凍土路基的聚熱效應和聚冷效應／80
3.3.2凍土路基能量平衡設計方法／82
3.3.3凍土路基熱收支數據庫的構建／88
3.3.4多年凍土區高速公路能量平衡設計流程／93
第4章低壓缺氧環境下高速公路關鍵指標與標準／97
4.1路線幾何指標與標準／98
4.1.1圓曲線最小半徑／98
4.1.2公路縱坡設計指標／101
4.1.3橫斷面組成與尺寸／106
4.1.4冰雪條件下超高及停車視距分析／109
4.2服務設施合理間距與配置標準／113
4.2.1服務設施設置影響因素分析／114
4.2.2服務設施類型及配置標準／116
4.2.3服務設施合理間距分析／117
4.3基於運行安全的速度控制標準／118
4.3.1設計速度動態分段標準／119
4.3.2動態速度控制(限速)標準／124
第5章大尺度凍土路基穩定技術／131
5.1基於時空尺度效應的路基建設模式／132
5.1.1路堤合理結構與旱橋選擇原則／132
5.1.2二次工程理念及模式／133
5.1.3高速公路凍土路基合理斷面結構／134
5.2基於能量平衡的大尺度凍土路基穩定技術／139
5.2.1結構尺度參數研究／139
5.2.2新型大尺度凍土路基穩定技術研發／146
5.3運營期凍土路基表面變形評價方法與標準／152
5.3.1大尺度凍土路基表面變形分離計算模型／152
5.3.2大尺度凍土路基表面變形表徵指標體系／157
5.3.3大尺度凍土路基表面變形評價標準／163
第6章高海拔高寒地區瀝青路面結構設計／165
6.1瀝青路面典型結構設計／166
6.1.1瀝青路面設計方法的演變與發展／166
6.1.2瀝青路面典型結構選擇與計算分析／167
6.1.3道路設計參數確定／169
6.1.4試驗路路面結構擬定／172
6.1.5推薦瀝青路面典型結構組合／184
6.2混凝土橋瀝青鋪裝系設計及施工控制／185
6.2.1混凝土橋瀝青鋪裝系結構設計／185
6.2.2基於CCRDTMcLeod法設計防水黏結層／193
第7章高速公路橋樑與隧道凍融災變防控技術／199
7.1高海拔高寒地區混凝土材料強度形成過程和耐久性／200
7.1.1高原高寒區橋樑樁基混凝土低溫下強度形成技術／200
7.1.2高原高寒區凍融循環作用下混凝土抗凍融耐久性／201
7.2多年凍土地區橋樑樁基災變控制技術／209
7.2.1地下水熱源對凍土樁基承載力的影響／209
7.2.2太陽輻射對凍土樁基承載力的影響／214
7.2.3多年凍土區樁基災變風險評價指標／215
7.2.4短期極端異常氣候變暖引起的樁基災變機理及其風險評價／217
7.2.5地下水引起的凍土區單樁基災變機理及其風險評價／217
7.3多年凍土區大斷面公路隧道凍融災變控制技術／219
7.3.1多年凍土隧道凍脹機理及防凍融結構體系／219
7.3.2多年凍土隧道防排水與防凍保溫系統／223
7.3.3多年凍土隧道洞口段熱融滑塌控制技術／227
7.3.4多年凍土隧道施工期融化圈控制技術／228
7.3.5多年凍土隧道融沉及結構穩定控制技術／230
第8章高速公路建設環境保護技術／235
8.1高海拔高寒地區線形工程疊加對生態環境的影響規律／236
8.1.1線形工程疊加對野生動物的影響／236
8.1.2青藏工程走廊交通基礎設施建設對植被的影響／237
8.1.3青藏工程走廊土壤侵蝕強度及公路邊坡產流產沙規律／238
8.2野生動物保護技術／240
8.2.1主要保護目標／240
8.2.2野生動物保護關鍵路段／241
8.2.3遷徙物種藏羚保護技術／241
8.2.4其他典型野生動物的通道設置技術／245
8.2.5公路大中型哺乳動物通道監測與評價／246
8.3水土保持與生態恢復技術／247
8.3.1青藏工程走廊水土保持區劃／247
8.3.2青藏工程走廊植被可恢復性區劃／247
8.3.3植被保護與水土保持技術／249
8.3.4水環境保護／263
第9章工程構築物狀態監測與病害預警技術／267
9.1低溫環境下公路構築物狀態監測先進傳感技術／268
9.1.1低溫環境下的布裡淵傳感技術／268
9.1.2適用於低溫環境的新型布裡淵傳感儀系統／271
9.1.3分布式布裡淵光纖應用于凍土公路路基的關鍵問題／275
9.1.4高海拔多年凍土區公路路基沉降分布式光纖監測／278
9.2基於監測數據的公路工程構築物狀態評價與預警技術／280
9.2.1凍土路基狀態評價與預警技術／280
9.2.2橋樑狀態評價與病害預警技術／287
9.2.3隧道狀態評價與病害預警技術／290
9.3多年凍土區公路工程構築物運行狀態監測及病害預警系統／294
9.3.1基於壓縮感知的快速移動無線傳感檢測技術／294
9.3.2監測系統與平臺構建／297
第10章青藏高速公路建設／303
10.1技術標準／304
10.1.1公路的功能與等級／304
10.1.2設計速度的確定／304
10.1.3橫斷面形式與寬度／306
10.1.4互通式立交間距及沿線設施配置／307
10.1.5青藏高速技術標準／308
10.2建設條件／309
10.2.1區域自然環境／309
10.2.2地質條件／311
10.2.3水文地質／311
10.2.4多年凍土工程地質評價／312
10.2.5多年凍土區青藏工程走廊工程容量評價／318
10.2.6不良地質與其他特殊性岩土／319
10.2.7築路材料及運輸條件／319
10.3建設方案與投資規模／321
10.3.1青藏高速公路建設方案分析比選／321
10.3.2青藏高速公路新建方案線位佈局／324
10.3.3多年凍土區典型路段線位佈局／326
10.3.4多年凍土路段處理方案／335
10.3.5工程規模及造價／337
10.4健康保障與環境保護／338
10.4.1健康保障／338
10.4.2環境保護／339
第11章共玉、花大公路示範工程建設／343
11.1示範工程概況／344
11.1.1示範工程選擇原則／344
11.1.2依託工程簡介／344
11.1.3主要示範內容／345
11.2示範工程組織與實施／347
11.2.1線性指標示範／347
11.2.2路基處治技術示範／348
11.2.3路面結構選型示範／359
11.2.4以橋代路示範／361
11.2.5隧道防凍抗凍結構示範――新型防凍融結構體系／363
11.2.6環境保護示範――水土保持邊坡防護技術／366
11.2.7交通安全工程示範／370
11.2.8監測技術示範／372
結語／378
參考文獻／380
1.1高速公路凍土工程面臨的問題／2
1.2凍土工程國內外研究現狀／4
1.2.1凍土工程理論研究／4
1.2.2公路、鐵路凍土工程技術研究／6
1.2.3其他凍土工程技術進展／8
第2章公路凍土工程尺度效應理論／9
2.1地氣耦合邊界條件模型／10
2.1.1寬幅厚層黑色瀝青路面溫度場／10
2.1.2地氣耦合邊界條件模型概述／13
2.2凍土路基水熱變形效應模型／19
2.2.1理論模型／19
2.2.2模型驗證／21
2.3凍土路基時空維度下的尺度效應／24
2.3.1空間效應／24
2.3.2時間效應／47
2.3.3結構效應／54
第3章公路凍土工程設計方法／57
3.1凍土地基凍融災變風險評估方法／58
3.1.1多年凍土區公路風險評估方法／58
3.1.2外界熱擾動作用下多年凍土熱融蝕響應的敏感性／60
3.1.3青藏高原工程走廊帶凍土公路工程風險分析／65
3.2公路凍土區線位選擇分層目標方法／70
3.2.1路線選擇分層目標法基本理論／70
3.2.2走廊帶選擇層模型／73
3.2.3基本線位層選線困難度模型／74
3.2.4最終線位層可靠度模型／76
3.3公路凍土路基基於能量的平衡設計理念與方法／80
3.3.1大尺度凍土路基的聚熱效應和聚冷效應／80
3.3.2凍土路基能量平衡設計方法／82
3.3.3凍土路基熱收支數據庫的構建／88
3.3.4多年凍土區高速公路能量平衡設計流程／93
第4章低壓缺氧環境下高速公路關鍵指標與標準／97
4.1路線幾何指標與標準／98
4.1.1圓曲線最小半徑／98
4.1.2公路縱坡設計指標／101
4.1.3橫斷面組成與尺寸／106
4.1.4冰雪條件下超高及停車視距分析／109
4.2服務設施合理間距與配置標準／113
4.2.1服務設施設置影響因素分析／114
4.2.2服務設施類型及配置標準／116
4.2.3服務設施合理間距分析／117
4.3基於運行安全的速度控制標準／118
4.3.1設計速度動態分段標準／119
4.3.2動態速度控制(限速)標準／124
第5章大尺度凍土路基穩定技術／131
5.1基於時空尺度效應的路基建設模式／132
5.1.1路堤合理結構與旱橋選擇原則／132
5.1.2二次工程理念及模式／133
5.1.3高速公路凍土路基合理斷面結構／134
5.2基於能量平衡的大尺度凍土路基穩定技術／139
5.2.1結構尺度參數研究／139
5.2.2新型大尺度凍土路基穩定技術研發／146
5.3運營期凍土路基表面變形評價方法與標準／152
5.3.1大尺度凍土路基表面變形分離計算模型／152
5.3.2大尺度凍土路基表面變形表徵指標體系／157
5.3.3大尺度凍土路基表面變形評價標準／163
第6章高海拔高寒地區瀝青路面結構設計／165
6.1瀝青路面典型結構設計／166
6.1.1瀝青路面設計方法的演變與發展／166
6.1.2瀝青路面典型結構選擇與計算分析／167
6.1.3道路設計參數確定／169
6.1.4試驗路路面結構擬定／172
6.1.5推薦瀝青路面典型結構組合／184
6.2混凝土橋瀝青鋪裝系設計及施工控制／185
6.2.1混凝土橋瀝青鋪裝系結構設計／185
6.2.2基於CCRDTMcLeod法設計防水黏結層／193
第7章高速公路橋樑與隧道凍融災變防控技術／199
7.1高海拔高寒地區混凝土材料強度形成過程和耐久性／200
7.1.1高原高寒區橋樑樁基混凝土低溫下強度形成技術／200
7.1.2高原高寒區凍融循環作用下混凝土抗凍融耐久性／201
7.2多年凍土地區橋樑樁基災變控制技術／209
7.2.1地下水熱源對凍土樁基承載力的影響／209
7.2.2太陽輻射對凍土樁基承載力的影響／214
7.2.3多年凍土區樁基災變風險評價指標／215
7.2.4短期極端異常氣候變暖引起的樁基災變機理及其風險評價／217
7.2.5地下水引起的凍土區單樁基災變機理及其風險評價／217
7.3多年凍土區大斷面公路隧道凍融災變控制技術／219
7.3.1多年凍土隧道凍脹機理及防凍融結構體系／219
7.3.2多年凍土隧道防排水與防凍保溫系統／223
7.3.3多年凍土隧道洞口段熱融滑塌控制技術／227
7.3.4多年凍土隧道施工期融化圈控制技術／228
7.3.5多年凍土隧道融沉及結構穩定控制技術／230
第8章高速公路建設環境保護技術／235
8.1高海拔高寒地區線形工程疊加對生態環境的影響規律／236
8.1.1線形工程疊加對野生動物的影響／236
8.1.2青藏工程走廊交通基礎設施建設對植被的影響／237
8.1.3青藏工程走廊土壤侵蝕強度及公路邊坡產流產沙規律／238
8.2野生動物保護技術／240
8.2.1主要保護目標／240
8.2.2野生動物保護關鍵路段／241
8.2.3遷徙物種藏羚保護技術／241
8.2.4其他典型野生動物的通道設置技術／245
8.2.5公路大中型哺乳動物通道監測與評價／246
8.3水土保持與生態恢復技術／247
8.3.1青藏工程走廊水土保持區劃／247
8.3.2青藏工程走廊植被可恢復性區劃／247
8.3.3植被保護與水土保持技術／249
8.3.4水環境保護／263
第9章工程構築物狀態監測與病害預警技術／267
9.1低溫環境下公路構築物狀態監測先進傳感技術／268
9.1.1低溫環境下的布裡淵傳感技術／268
9.1.2適用於低溫環境的新型布裡淵傳感儀系統／271
9.1.3分布式布裡淵光纖應用于凍土公路路基的關鍵問題／275
9.1.4高海拔多年凍土區公路路基沉降分布式光纖監測／278
9.2基於監測數據的公路工程構築物狀態評價與預警技術／280
9.2.1凍土路基狀態評價與預警技術／280
9.2.2橋樑狀態評價與病害預警技術／287
9.2.3隧道狀態評價與病害預警技術／290
9.3多年凍土區公路工程構築物運行狀態監測及病害預警系統／294
9.3.1基於壓縮感知的快速移動無線傳感檢測技術／294
9.3.2監測系統與平臺構建／297
第10章青藏高速公路建設／303
10.1技術標準／304
10.1.1公路的功能與等級／304
10.1.2設計速度的確定／304
10.1.3橫斷面形式與寬度／306
10.1.4互通式立交間距及沿線設施配置／307
10.1.5青藏高速技術標準／308
10.2建設條件／309
10.2.1區域自然環境／309
10.2.2地質條件／311
10.2.3水文地質／311
10.2.4多年凍土工程地質評價／312
10.2.5多年凍土區青藏工程走廊工程容量評價／318
10.2.6不良地質與其他特殊性岩土／319
10.2.7築路材料及運輸條件／319
10.3建設方案與投資規模／321
10.3.1青藏高速公路建設方案分析比選／321
10.3.2青藏高速公路新建方案線位佈局／324
10.3.3多年凍土區典型路段線位佈局／326
10.3.4多年凍土路段處理方案／335
10.3.5工程規模及造價／337
10.4健康保障與環境保護／338
10.4.1健康保障／338
10.4.2環境保護／339
第11章共玉、花大公路示範工程建設／343
11.1示範工程概況／344
11.1.1示範工程選擇原則／344
11.1.2依託工程簡介／344
11.1.3主要示範內容／345
11.2示範工程組織與實施／347
11.2.1線性指標示範／347
11.2.2路基處治技術示範／348
11.2.3路面結構選型示範／359
11.2.4以橋代路示範／361
11.2.5隧道防凍抗凍結構示範――新型防凍融結構體系／363
11.2.6環境保護示範――水土保持邊坡防護技術／366
11.2.7交通安全工程示範／370
11.2.8監測技術示範／372
結語／378
參考文獻／380
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