道路冰雪与结构特性研究范文

《内蒙古公路与运输》2014年第二期

1路面冰雪的质量消耗特性

在道路上任意选取一点，单位面积上的积雪从表面至底面的冰雪柱的质量是平衡的，其中水平方向的变形忽略不计，计算公式如下: 一般情况下，冰雪底面(与沥青路面接触面)的融化、蒸发量较少，因此M仅考虑积雪表面的融解量。此外，不考虑雪粒的切削、移动及再堆积过程中对损耗量E的影响。道路积雪的密度随深度的变化而变化，将ρ确定为全层冰雪的平均密度，因此公式⑴推导为关于时间的函数，如下所示:对于道路上所积冰雪，公式⑵的右侧第二项压密量、第四项损耗量变化显著。所以，道路上冰雪随时间的变化率较一般的自然积雪大。此外，表面的不均匀压实、切削、融化使路面产生了起伏的积雪。根据现场观测的密度、温度、含水率、硬度、砂土含量及溶解水的电阻率，确定公式⑵的各项参数特性。

总结冰雪消融过程中质量平衡及积雪特性变化方面的主要结论如下:①干燥的新雪在几个小时之内变成密度为500～550kg/m3的干燥雪板。②降雪的融化水重新冻结后在下层形成冰膜或者高密度的坚硬雪板(600～800kg/m3)，根据表面的起伏形成复杂的结构。③道路上雪板凹面的硬度远大于雪板凸面的硬度，然而，当熔融过程开始后，雪板的硬度显著降低，导致积雪的损耗量占较大的比例。④在干燥的新雪条件下，积雪的厚度变化ht与hρ•ht及积雪的损耗量E有关;然而融化量m与损耗量E主要在积雪的融化时产生，这些现象导致了不规则起伏的雪面的产生。积雪融化导致了地表反照率与硬度的下降，同时冰雪融化率较高，所以道路积雪的融化速度比天然地面积雪的融化速度快得多。

2路面冰雪的结构特性

另外，道路所积冰雪还具有以下特性:

①通过汽车荷载形成积雪的轮迹与压实。反复交通荷载作用下使路面轮迹处形成了压实的积雪，路面积雪的密度随时间及车辆荷载的作用逐渐增大。比如，在空气温度为－8.2℃时，轮迹上最初新降积雪密度为40kg/m3，积雪压实后密度高达500～600kg/m3。

②通过汽车荷载软化雪板。交通荷载可以通过机械作用减小干燥雪板的硬度，温度升高对干燥雪板硬度的减小仅有1/3的作用。

③交叉口附近的冰雪特性。公铁交叉口的前面比较光滑，后面比较粗糙;粗糙表面的平均波长达到45cm。汽车通过交叉口后的加速特性使路面积雪面较粗糙，粗糙表面的积雪容易融化。

④复杂的积雪结构形式。道路积雪经常形成两层或三层结构，如上层是雪板、下层是冰块;再比如上层是雪粉、下层是汽车轮迹下形成的冰膜。

作者：苏振华单位：内蒙古交通设计研究院有限责任公司