道路冰雪與結構特性研究范文

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《內蒙古公路與運輸》2014年第二期

1路面冰雪的質量消耗特性

在道路上任意選取一點，單位面積上的積雪從表面至底面的冰雪柱的質量是平衡的，其中水平方向的變形忽略不計，計算公式如下: 一般情況下，冰雪底面(與瀝青路面接觸面)的融化、蒸發量較少，因此M僅考慮積雪表面的融解量。此外，不考慮雪粒的切削、移動及再堆積過程中對損耗量E的影響。道路積雪的密度隨深度的變化而變化，將ρ確定為全層冰雪的平均密度，因此公式⑴推導為關于時間的函數，如下所示:對于道路上所積冰雪，公式⑵的右側第二項壓密量、第四項損耗量變化顯著。所以，道路上冰雪隨時間的變化率較一般的自然積雪大。此外，表面的不均勻壓實、切削、融化使路面產生了起伏的積雪。根據現場觀測的密度、溫度、含水率、硬度、砂土含量及溶解水的電阻率，確定公式⑵的各項參數特性。

總結冰雪消融過程中質量平衡及積雪特性變化方面的主要結論如下:①干燥的新雪在幾個小時之內變成密度為500～550kg/m3的干燥雪板。②降雪的融化水重新凍結后在下層形成冰膜或者高密度的堅硬雪板(600～800kg/m3)，根據表面的起伏形成復雜的結構。③道路上雪板凹面的硬度遠大于雪板凸面的硬度，然而，當熔融過程開始后，雪板的硬度顯著降低，導致積雪的損耗量占較大的比例。④在干燥的新雪條件下，積雪的厚度變化ht與hρ•ht及積雪的損耗量E有關;然而融化量m與損耗量E主要在積雪的融化時產生，這些現象導致了不規則起伏的雪面的產生。積雪融化導致了地表反照率與硬度的下降，同時冰雪融化率較高，所以道路積雪的融化速度比天然地面積雪的融化速度快得多。

2路面冰雪的結構特性

另外，道路所積冰雪還具有以下特性:

①通過汽車荷載形成積雪的輪跡與壓實。反復交通荷載作用下使路面輪跡處形成了壓實的積雪，路面積雪的密度隨時間及車輛荷載的作用逐漸增大。比如，在空氣溫度為－8.2℃時，輪跡上最初新降積雪密度為40kg/m3，積雪壓實后密度高達500～600kg/m3。

②通過汽車荷載軟化雪板。交通荷載可以通過機械作用減小干燥雪板的硬度，溫度升高對干燥雪板硬度的減小僅有1/3的作用。

③交叉口附近的冰雪特性。公鐵交叉口的前面比較光滑，后面比較粗糙;粗糙表面的平均波長達到45cm。汽車通過交叉口后的加速特性使路面積雪面較粗糙，粗糙表面的積雪容易融化。

④復雜的積雪結構形式。道路積雪經常形成兩層或三層結構，如上層是雪板、下層是冰塊;再比如上層是雪粉、下層是汽車輪跡下形成的冰膜。

作者：蘇振華單位：內蒙古交通設計研究院有限責任公司