凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)理論及實(shí)踐

汪雙杰，男，1962年4月出生，工學(xué)博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師。中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事，中國(guó)公路學(xué)會(huì)理事，中國(guó)地理學(xué)會(huì)冰川凍土學(xué)會(huì)理事，交通運(yùn)輸部專家委員會(huì)委員，中國(guó)公路學(xué)會(huì)專家委員會(huì)委員，中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)專家委員會(huì)委員，凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員，國(guó)家863、973科技項(xiàng)目評(píng)審組專家，交通運(yùn)輸部科技英才及“新世紀(jì)百千萬人才工程”國(guó)家級(jí)人選，全國(guó)優(yōu)秀科技工作者，陜西省突出貢獻(xiàn)專家，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。出版《多年凍土地區(qū)公路工程》等5部專著，在國(guó)內(nèi)外核心期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。主持國(guó)家、省重大工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)20余項(xiàng)，主持國(guó)家、省部級(jí)重大科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，主持或參編交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范5項(xiàng)。主持的科研、設(shè)計(jì)項(xiàng)目獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)。獲國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)1項(xiàng)、銀獎(jiǎng)2項(xiàng)、銅獎(jiǎng)1項(xiàng)。

黃曉明，男，1963年1月出生，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師。國(guó)際土工合成材料協(xié)會(huì)委員，澳大利亞公路研究局（ARRS）高級(jí)訪問學(xué)者，中國(guó)公路學(xué)會(huì)理事，中國(guó)土工合成材料協(xié)會(huì)理事，中國(guó)公路學(xué)會(huì)青年專家委員會(huì)委員，教育部高等學(xué)?！巴聊竟こ獭薄ⅰ暗缆愤\(yùn)輸與工程”教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，江蘇省公路學(xué)會(huì)道路專業(yè)委員會(huì)副主任委員。交通運(yùn)輸部科技英才及“新世紀(jì)十百千人才工程”第一層次人選。江蘇省“333工程”人才培養(yǎng)計(jì)劃第二層次人選，江蘇省“青藍(lán)工程”新世紀(jì)學(xué)科帶頭人，江蘇省教學(xué)名師，東南大學(xué)道路與鐵道工程學(xué)科負(fù)責(zé)人。出版專著、教材16部，在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，獲發(fā)明專利8項(xiàng)。主持的科研項(xiàng)目獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，獲國(guó)家教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，高等教育江蘇省教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

前言

第一章 凍土及凍土概況

第一節(jié) 凍土及凍土工程地質(zhì)區(qū)劃、分類

一、凍土概況

二、凍土工程地質(zhì)區(qū)劃原則和指標(biāo)

三、凍土區(qū)劃

第二節(jié) 道路工程凍土分類

一、道路工程凍土分類標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)

二、依據(jù)凍土人為上限分類

三、依據(jù)凍土路基穩(wěn)定性分類

第三節(jié) 凍土分布狀況

一、西部高山高海拔凍土分布

二、青藏高原高海拔凍土分布

三、高緯度多年凍土

第四節(jié) 凍土地區(qū)氣候及地溫特征

一、凍土地區(qū)氣溫變化趨勢(shì)

二、太陽輻射條件

三、降水量變化

四、凍土地區(qū)地溫狀態(tài)

第二章 凍土地區(qū)道路使用狀況調(diào)查與分析

第一節(jié) 凍土地區(qū)路基病害調(diào)查與分類

一、凍土路基病害調(diào)查

二、凍土路基病害類型與特征

第二節(jié) 凍土地區(qū)路基病害機(jī)理分析

一、凍土路基病害發(fā)展過程

二、凍土路基病害成因定性分析

三、凍土路基病害成因定量分析

第三節(jié) 凍土地區(qū)路面病害調(diào)查與分類

一、瀝青混凝土路面病害調(diào)查及主導(dǎo)類型

二、水泥混凝土路面病害調(diào)查及主導(dǎo)類型

第四節(jié) 凍土地區(qū)路面病害機(jī)理分析

一、瀝青混凝土路面病害機(jī)理分析

二、水泥混凝土路面病害機(jī)理分析

第三章 凍土地區(qū)路基路面溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及分析

第一節(jié) 凍土路基天然上限退化現(xiàn)狀

一、氣候變暖對(duì)凍土路基天然上限的影響

二、凍土地區(qū)路基溫度場(chǎng)變化規(guī)律

三、瀝青路面對(duì)凍土路基溫度場(chǎng)影響的分析

四、水泥混凝土路面對(duì)凍土路基溫度場(chǎng)影響的分析

第二節(jié) 凍土地區(qū)路基水——熱——力三場(chǎng)耦合模擬分析

一、水——熱耦合控制方程及模擬計(jì)算

二、力——熱耦合控制方程及模擬計(jì)算

三、水——力耦合控制方程及模擬計(jì)算

四、水——熱一力三場(chǎng)耦合數(shù)值模擬結(jié)果與分析

第三節(jié) 凍土路基溫度場(chǎng)數(shù)值模擬

一、溫度場(chǎng)控制微分方程

二、溫度場(chǎng)計(jì)算的有限元方程

三、溫度場(chǎng)計(jì)算模型及材料參數(shù)

四、基于ABAQus軟件的溫度場(chǎng)計(jì)算實(shí)施

五、溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果與分析

第四節(jié) 瀝青路面下伏凍土路基溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型及計(jì)算分析

一、路基內(nèi)熱流耦合的基本模型及邊界條件確定

二、隔熱凍土路基模型及分析

三、塊、碎石凍土路基對(duì)流模型及分析

四、無動(dòng)力熱棒凍土路基等效傳熱模型及分析

第四章 凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性分析及變形預(yù)測(cè)

第一節(jié) 凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性及變形特征分析

一、凍土路基變形主要影響因素

二、凍土路基變形計(jì)算

三、不同工程措施的路基變形分析

第二節(jié) 凍土融沉變形混合物理論

一、凍土混合物的基本假設(shè)

二、混合物理論基本方程及不等式

三、混合物熱力學(xué)本構(gòu)方程

四、凍土融沉中的相變考慮

五、凍土融沉中的唯象關(guān)系

六、凍土融沉過程的固結(jié)方程

第三節(jié) 凍土融沉變形試驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算

一、凍土融沉試驗(yàn)及結(jié)果分析

二、凍土融沉數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析

第四節(jié) 凍土地區(qū)路基變形預(yù)測(cè)分析

一、基于偏最小二乘法的凍土路基變形預(yù)測(cè)

二、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的凍土路基變形預(yù)測(cè)

三、凍土路基變形及應(yīng)力分析

第五章 凍土地區(qū)道路線形設(shè)計(jì)

第一節(jié) 凍土地區(qū)車輛動(dòng)力性能評(píng)價(jià)及運(yùn)行速度模型建立

一、凍土地區(qū)車型WG分析法

二、凍土地區(qū)車輛動(dòng)力性能評(píng)價(jià)

三、凍土地區(qū)道路車輛運(yùn)行速度影響因子敏感性分析

四、凍土地區(qū)道路運(yùn)行速度模型

第二節(jié) 凍土地區(qū)道路平面線形設(shè)計(jì)

一、直線長(zhǎng)度

二、高海拔凍土區(qū)駕駛員反應(yīng)時(shí)間與停車視距

三、平曲線最小半徑與超高

第三節(jié) 凍土地區(qū)道路縱斷面設(shè)計(jì)

一、縱坡坡度

二、縱坡坡長(zhǎng)

三、坡彎組合

四、豎曲線

第四節(jié) 凍土地區(qū)路基橫斷面組成設(shè)計(jì)

第五節(jié) 高原凍土區(qū)道路線形指標(biāo)推薦

第六章 凍土地區(qū)道路路基設(shè)計(jì)

第一節(jié) 凍土地區(qū)路基設(shè)計(jì)理論沿革及設(shè)計(jì)原則要求

一、凍土地區(qū)路基設(shè)計(jì)理論沿革

二、凍土地區(qū)路基設(shè)計(jì)原則和要求

第二節(jié) 凍土地區(qū)一般路基橫斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、路堤設(shè)計(jì)

二、路塹設(shè)計(jì)

三、低填淺挖及零斷面路基設(shè)計(jì)

四、擋土墻設(shè)計(jì)

第三節(jié) 凍土地區(qū)特殊路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、不良地質(zhì)地段路基設(shè)計(jì)

二、塊、碎石路基設(shè)計(jì)

三、隔熱層路基設(shè)計(jì)

四、遮陽板路基設(shè)計(jì)

五、無動(dòng)力熱棒路基設(shè)計(jì)

六、通風(fēng)管路基設(shè)計(jì)

第四節(jié) 凍土地區(qū)過渡路段路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、填、挖過渡段路基設(shè)計(jì)

二、路基與橋(涵)過渡段路基設(shè)計(jì)

三、融區(qū)與多年凍土區(qū)過渡段路基設(shè)計(jì)

第五節(jié) 凍土地區(qū)路基排水設(shè)計(jì)

一、邊溝設(shè)計(jì)

二、排水溝設(shè)計(jì)

三、擋水埝設(shè)計(jì)

第六節(jié) 取、棄土場(chǎng)設(shè)計(jì)

第七章 凍土地區(qū)道路瀝青混凝土路面耐久性設(shè)計(jì)

第一節(jié) 凍土地區(qū)瀝青結(jié)合料性能評(píng)價(jià)及其選擇

一、現(xiàn)有瀝青指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

二、瀝青FDT試驗(yàn)及機(jī)理分析

三、基于韌性比Rw指標(biāo)的瀝青評(píng)價(jià)體系

四、瀝青結(jié)合料的選擇原則及流程

第二節(jié) 凍土地區(qū)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

一、凍土地區(qū)瀝青混合料配合比基本設(shè)計(jì)思路

二、影響瀝青混合料性能的敏感性指標(biāo)分析

三、凍土地區(qū)瀝青混合料設(shè)計(jì)控制指標(biāo)及試驗(yàn)參數(shù)推薦值

四、基于抗凍性能的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程圖

五、設(shè)計(jì)實(shí)例材料參數(shù)以及混合料試驗(yàn)指標(biāo)

第三節(jié) 凍土地區(qū)瀝青混合料路用性能評(píng)價(jià)

一、低溫韌性指標(biāo)合理性論證及其計(jì)算方法

二、非常規(guī)馬歇爾試驗(yàn)

三、抗凍性能評(píng)價(jià)

四、低溫抗裂性能評(píng)價(jià)

五、高溫性能評(píng)價(jià)

六、凍融循環(huán)低溫彎曲韌性評(píng)價(jià)

七、凍融疲勞特性評(píng)價(jià)

八、抗水損性能評(píng)價(jià)

第四節(jié) 凍土地區(qū)道路瀝青路面結(jié)構(gòu)類型選擇

一、凍土地區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)初步選擇

二、凍土地區(qū)道路基層材料性能優(yōu)化

第五節(jié) 凍土地區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、凍土地區(qū)瀝青路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、原則及設(shè)計(jì)流程

二、凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)參數(shù)確定

三、試驗(yàn)路路面結(jié)構(gòu)擬定

四、推薦瀝青路面典型結(jié)構(gòu)組合

第八章 凍土地區(qū)筑路新材料研究及其性能評(píng)價(jià)

第一節(jié) 硅藻土改性瀝青膠漿性能

一、原材料技術(shù)性質(zhì)

二、硅藻土改性瀝青的制備

三、硅藻土改性瀝青常規(guī)指標(biāo)試驗(yàn)

四、硅藻土改性瀝青高溫動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)

五、硅藻土改性瀝青低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)

六、硅藻土改性瀝青機(jī)理分析

第二節(jié) 硅藻土改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

一、原材料技術(shù)性能

二、硅藻土拌和方法

三、礦質(zhì)混合料級(jí)配優(yōu)選

四、硅藻土改性瀝青混合料最佳瀝青含量確定

第三節(jié) 硅藻土改性瀝青混合料低溫抗裂性能研究

一、瀝青混合料低溫彎曲性能評(píng)價(jià)

二、老化對(duì)低溫抗裂性影響的研究

三、硅藻土改性瀝青混合料水穩(wěn)定性研究

第四節(jié) 硅藻土改性瀝青混合料高溫性能研究

第五節(jié) 硅藻土改性瀝青混合料隔熱性能研究

一、熱傳導(dǎo)試驗(yàn)

二、熱導(dǎo)率試驗(yàn)

主要參考文獻(xiàn)

圖版2100433B

《凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)理論及實(shí)踐》立足于中國(guó)青藏高原及東北等凍土地區(qū)道路工程技術(shù)的特點(diǎn)，分析了國(guó)內(nèi)外凍土道路工程現(xiàn)狀，總結(jié)了多年來上述地區(qū)道路工程施工實(shí)踐的情況，應(yīng)用混沌、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)值模擬等先進(jìn)理論方法建立了道路凍土路基的變形計(jì)算、監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系，構(gòu)建了包括道路線形設(shè)計(jì)、路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、路面耐久性設(shè)計(jì)的成套設(shè)計(jì)理論體系?！秲鐾恋貐^(qū)道路設(shè)計(jì)理論及實(shí)踐》內(nèi)容包括道路凍土區(qū)劃，路基路面病害機(jī)理分析，路基路面溫度場(chǎng)數(shù)值模擬，凍土路基融沉分析及變形預(yù)測(cè)，道路線形、路基穩(wěn)定性、瀝青混凝土路面耐久性設(shè)計(jì)，道路新材料研究與應(yīng)用等。

《凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)理論及實(shí)踐》以我國(guó)凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)、修筑、養(yǎng)護(hù)工程為基礎(chǔ)，以青藏高原高海拔、東北高緯度多年凍土道路工作研究成果為依托，并吸收了國(guó)內(nèi)外在凍土地區(qū)道路設(shè)計(jì)方面的先進(jìn)思想?？晒氖聝鐾恋貐^(qū)道路工程及鐵路、土建工程的科研、設(shè)計(jì)、施工（新建及養(yǎng)護(hù)）與建設(shè)管理技術(shù)人員參考，亦適合高等院校、科研機(jī)構(gòu)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員、教師、研究生學(xué)習(xí)參考。

本書立足于中國(guó)青藏高原及東北等凍土地區(qū)道路工程技術(shù)的特點(diǎn)，分析了國(guó)內(nèi)外凍土道路工程現(xiàn)狀，總結(jié)了多年來上述地區(qū)道路工程施工實(shí)踐的情況，應(yīng)用混沌、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)值模擬等先進(jìn)理論方法建立了道路凍土路基的變形計(jì)算、監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系，構(gòu)建了包括道路線形設(shè)計(jì)、路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、路面耐久性設(shè)計(jì)的成套設(shè)計(jì)理論體系。

前言

第一章 凍土及凍土概況

第二章 凍土地區(qū)道路使用狀況調(diào)查與分析

第三章 凍土地區(qū)路基路面溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及分析

第四章 凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性分析及變形預(yù)測(cè)

第五章 凍土地區(qū)道路線形設(shè)計(jì)

第六章 凍土地區(qū)道路路基設(shè)計(jì)

第七章 凍土地區(qū)道路瀝青混凝土路面耐久性設(shè)計(jì)

第八章 凍土地區(qū)筑路新材料研究及其性能評(píng)價(jià)

主要參考文獻(xiàn)

圖版 2100433B