多年冻土区路基工程常见灾害及处理措施PPT演示课件
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三、路基常用破坏形式
热融沉陷（路基沉陷翻浆） 差异沉降（纵向裂缝、横向裂缝） “管涌现象”
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热融沉陷
路基沉陷翻浆
路基沉陷翻浆
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路基沉陷形成裂缝
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横向差异沉降引起公 路纵向裂缝
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纵向的不均匀沉降 横向裂缝
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多年冻土 季 节 性 冻 土
两种不同冻土类型的温度曲线
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一、多年冻土的工程特征
2、多年冻土区的工程地质问题 厚层地下冰 冻胀丘 冰楔 冰锥 热融滑塌
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厚层地下冰
厚层地下冰 Ground ice
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冻胀丘 Ground ice
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冰楔ice wedge
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河冰椎 river icing
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热融滑塌
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保存在地层中的冻融褶皱
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二、多年冻土区路基设计原则
保护冻土的原则：多年冻土作为地基，保证在使用年限 内，地基土始终保持冻结状态； 预先融化的原则：在线路路基（建筑物）施工之前，使 地基融化至计算深度或全部融化。 逐渐融化原则：在线路（建筑物）施工和使用过程期间， 地基土逐渐融化。
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一、多年冻土低于0℃，土壤中含有冰，具有负温或零度并含有
冰的土（岩）体。
季节性冻土：地表土壤冬季冻结而夏季又全部融化的土（岩）；
多年冻土：持续冻结时间在2年或2年以上的土（岩）； 季节冻结层：每年寒季冻结，暖季融化，其年平均地温>0℃的地
多年冻土区路基工程 常见灾害及处理措施
土建学院交通与环境研究所
2008年7月
多年冻土区路基工程 常见灾害及处理措施
一、多年冻土的工程特性
1、冻土的一些基本概念 2、多年冻土区的工程地质问题
二、多年冻土区路基设计原则 三、路基常用破坏形式 四、处理措施
参考资料：
[1] 徐学祖，王家澄，张立新.冻土物理学. 北京：科学出版社， 2001； [2]崔托维奇著，张长庆等译.冻土力学.北京：科学出版社.1985； [3] B.A.库德里雅采夫.工程地质研究中的冻土预报原理.兰州大学 出版社.1992； [4]吴紫汪.冻土路基工程.兰州大学出版社.1991； [5]程国栋，何平. 多年冻土地区线性工程建设. 冰川冻土，Vol.23 No.3,2001，213-217； [6]章金钊,李祝龙,武憼民 . 冻土路基稳定性主要因素探讨. 公路. 2000, (2):17-21 。
主动措施：薄弱处设置热棒 被动措施：土工格栅
3、填料的从优选择（“管涌现象”）
选择级配良好渗透性好的土
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主动保护冻土方式：热棒
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主动保护冻土方式： 片石路基
主动保护冻土方式： 片石护坡
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片石气冷路堤工作原理
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傍晚：通风管开始
壳表层。（针对季节性冻土）；
季节融化层：每年暖季融化，寒季冻结，其年平均地温< 0℃的地
壳表层。（针对多年冻土）；
活动层：包括季节冻结层或季节融化层；
地温年变化深度：地表以下，地温在一年内相对不变的深度（常
用地温年较差<0.1 0℃来判定)。
年平均地温：地温年变化深度处的地温。
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一、多年冻土的工程特征
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中午：通 风管关闭
主动保护冻土方式： 通风管
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主动保护冻土方式： 遮阳板
主动保护冻土方式： 遮阳棚
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被动保护冻土方式： 保温材料
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阳
坡 侧
主动消除差异沉降：
热棒
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土工格栅铁路路基加固
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Thanks
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铁路路基破坏
（清水河试验段）
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横向的不均匀沉降 纵向裂缝
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铁路路基破坏
线路不平顺
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冻结层上水引起“管涌现象”
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四、病害处理措施
1、保护冻土（热融沉陷）
主动保护：热棒、片石路基或片石护坡、通风管、遮阳棚 （板）
被动保护： 保温材料
2、设置加强措施（差异沉降）
合集下载
多年冻土地区公路设计与施工技术细则ppt课件
地下冰发育 一般发育
对环境 影响 影响大
有不利影响
简单场地
<-1.5
地下冰不发 育
不发育
无影响
多年冻土地区公路设计与施工技术细则
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4
工程地质勘察
工程地质勘察与取样 工程地质勘察适宜的时间应有利于工作，又不至于过多影响冻土环境。
冻土地质坑探
冻土岩芯
多年冻土地区公路设计与施工技术细则
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5
一般路基设计
病 害
洞内路面结冰
洞口路堑雪害
洞口冰雪融水
涌入
多年冻土地区公路设计与施工技术细则
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编
条件已经成熟
制 背 景
区域发展需要
自1954年青康公路第一次发现多年冻土至今，
我国多年冻我土国地多区年公冻路高土修速地筑区技技地术术域的准辽工备阔程、建资设源历丰富、经济
史已有50多落年后，，研实究现青历交藏史通高持的速续跨公30越路多式及年发东，展北特是多别西条是部省大级开高发速和公路已列入
多年冻土地区公路设计与施工技术细则 JTG/T D31-04-2012
xxx
xxxxxx
20多年1冻3土年地区公5路月设计与●施工x技x术x细则
1
提纲
1 多年冻土区公路建设存在的问题
2 《细则》编制概况
3 《细则》编制实施过程
4 《细则》总体解读
多年冻土地区公路设计与施工技术细则
2
多
年
冻
土
花大公路
区
公
路
建
设
现
状
多年冻土地区公路设计与施工技术细则
3
多 青藏公路（G109）：是进藏运输的主通道，穿越750km多年冻土地带，全段
冻土地区路基病害与防治措施
冻土地区路基病害与防治措施
图9-5 填方压住含水层露头
地表水类翻浆病害
由于降雨、灌溉等使路基两旁积水，而又不能及时排出(图 9-6)，渗水使路基含水量增加，又由于冻结过程中的水分迁 移作用，使路面下土层含水量增加，春季融化时产生翻浆； 由于养护不良、路基边沟堵塞、路面出现车辙、局部洼坑、 两侧路肩高于路面等情况使路面或边沟长期积水，渗入路基 后使土体含水量增大，春季将引起局部翻浆。
冻土地区路基病害与防治措施
热融湖塘
冻土地区路基病害与防治措施
➢ 其他不良工程地质现象
1、多年冻土特别是高含冰量冻土对地表的扰动十分敏感，冻 土区植被一旦被破坏后恢复缓慢，将引起多年冻土重大的不可 逆的变化，产生严重的后果。因此在冻土区筑路要特别注意保 护环境，特别是路基下保存植被。 2、冰（水）害，是寒冷及严寒地区特有的路基病害，在严寒 的多年冻土地区则更为严重。冰（水）害主要是指路堤上方有 露出地表的泉水，或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季 节随流随冻，形成积冰掩埋路基面或边坡挂冰、路堑内积冰等 病害。
冻土地区路基病害与防治措施
4、冻土区路基病害成因
道路翻浆成因：形成冻胀的路基到了春季(有的地区延至夏 季)，气温逐渐回升，路基上层的土首先融化，上层土基的含 水量增大，强度很快降低，以至失去承载能力，在行车作用下 形成翻浆病害。
冻土地区路基病害与防治措施
5、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素
土质、水、温度与路面是影响冻胀和翻浆病害的四个主要因素，此 外，还受行车荷载因素的影响。基本条件是土质、温度和水。 1.土质：①粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。这种土的 毛细水上升较高且快，在负温度作用下水分易于迁移，如水源供给 充足可形成特别严重的冻胀，在春融时承载能力急剧下降易于形成 翻浆。②黏性土的毛细水上升虽高，但速度慢，只在水源供给充足 且冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的冻胀和翻浆。 ③ 粉性土和黏性土含有较多腐殖质和易溶盐时，则更易形成冻胀和翻 浆。④粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆，但当粗粒土中粉 黏粒含量超过一定量以后，冻胀性明显增加，也能形成冻胀和翻浆。 2.水：冻胀与翻浆的过程，实质上就是水在路基中迁移、相变的过 程。路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形 成冻胀与翻浆的重要条件。秋雨及灌溉会使路基土的含水量增加， 使冻地土地区下路基水病害与位防治升措施高，从而促成冻胀与翻浆的形成。
图9-5 填方压住含水层露头
地表水类翻浆病害
由于降雨、灌溉等使路基两旁积水，而又不能及时排出(图 9-6)，渗水使路基含水量增加，又由于冻结过程中的水分迁 移作用，使路面下土层含水量增加，春季融化时产生翻浆； 由于养护不良、路基边沟堵塞、路面出现车辙、局部洼坑、 两侧路肩高于路面等情况使路面或边沟长期积水，渗入路基 后使土体含水量增大，春季将引起局部翻浆。
冻土地区路基病害与防治措施
热融湖塘
冻土地区路基病害与防治措施
➢ 其他不良工程地质现象
1、多年冻土特别是高含冰量冻土对地表的扰动十分敏感，冻 土区植被一旦被破坏后恢复缓慢，将引起多年冻土重大的不可 逆的变化，产生严重的后果。因此在冻土区筑路要特别注意保 护环境，特别是路基下保存植被。 2、冰（水）害，是寒冷及严寒地区特有的路基病害，在严寒 的多年冻土地区则更为严重。冰（水）害主要是指路堤上方有 露出地表的泉水，或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季 节随流随冻，形成积冰掩埋路基面或边坡挂冰、路堑内积冰等 病害。
冻土地区路基病害与防治措施
4、冻土区路基病害成因
道路翻浆成因：形成冻胀的路基到了春季(有的地区延至夏 季)，气温逐渐回升，路基上层的土首先融化，上层土基的含 水量增大，强度很快降低，以至失去承载能力，在行车作用下 形成翻浆病害。
冻土地区路基病害与防治措施
5、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素
土质、水、温度与路面是影响冻胀和翻浆病害的四个主要因素，此 外，还受行车荷载因素的影响。基本条件是土质、温度和水。 1.土质：①粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。这种土的 毛细水上升较高且快，在负温度作用下水分易于迁移，如水源供给 充足可形成特别严重的冻胀，在春融时承载能力急剧下降易于形成 翻浆。②黏性土的毛细水上升虽高，但速度慢，只在水源供给充足 且冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的冻胀和翻浆。 ③ 粉性土和黏性土含有较多腐殖质和易溶盐时，则更易形成冻胀和翻 浆。④粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆，但当粗粒土中粉 黏粒含量超过一定量以后，冻胀性明显增加，也能形成冻胀和翻浆。 2.水：冻胀与翻浆的过程，实质上就是水在路基中迁移、相变的过 程。路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形 成冻胀与翻浆的重要条件。秋雨及灌溉会使路基土的含水量增加， 使冻地土地区下路基水病害与位防治升措施高，从而促成冻胀与翻浆的形成。
路基设计原理冻土精品PPT课件
分
含冰类型
低含冰量冻土
高含冰量冻土
类
年平均地温
少冰冻土 多冰冻土 富冰冻土 饱冰冻土 含土冰层
高温冻土 低温冻土
≥ -1.5℃ < -1.5℃
融沉稳定型冻土
不稳定型冻土 热稳定型冻土
Ⅱ
关键技术
2
研究目的与内容
公
路
冻
研究工程与冻土的相互影响，为工程对策提供理论依据
土
基
路基温度场尺度效应
路基温度场黑面效应
2002～2007:
2000～02边坡生态防护
建设期同步研究
Ⅰ
背景与现状
路基稳定性
7 主
路面适应性与耐久性
要 研 多年冻土层桥涵基础
究
领 恶劣环境下的公路养护
域
脆弱生态的保护与恢复
热融沉陷（融沉）
Ⅱ 关键技术
中交第一公路勘察设计研究院
Ⅱ
关键技术
区划目的
1
冻
项目决策
土 区
分类目的
划 与
勘察设计
分
冻 土
临 的
退化
工
程
世
稳定
界
性
难
10年气温上升0.3～0.4℃
题
内因 公路工程 特殊性
黑面效应 尺度效应 变形效应
Ⅰ
背景与现状
以俄罗斯、美国、加拿大为代表
5
国
西伯利亚、北美（阿拉斯加）
外
研
铁路、输油管道、房屋建筑
究
现
公路多为砂石路、低路基
状
1994年
Hale Waihona Puke 1996后1990年
贝阿铁路 贝加尔铁路 青藏公路
【精品课件】路基病害处理
泥 石 流 图 片
第二节 路基病害的处理方法及施工工艺
四、泥石流防治
处治方法
1.水土保持措施
2.跨越措施
五、高填路堤下沉
高填路堤下沉
1.堤身自身压缩变形
2.地基沉陷
成因: 1.工程地质与地形 2.水文与气候 3.路堤填料不符合要求 4.设计中存在缺陷 5.施工不到位
第二节 路基病害的处理方法及施工工艺
主要原因： 1.地形陡峻； 2.节理发育的岩性； 3.暴雨或持久降水； 4.地震或人为开挖。
崩塌图片
第二节 路基病害的处理方法及施工工艺
三、崩塌防治
处治方法
1.拦截构造物
2.支补构造物
1.流域丰富的 松散固体物
四、泥石流
泥石流形成条件
2.地形陡峻, 沟槽纵坡大
3.流域上游有大量 降雨或水库溃决
五、路基下沉处治
处治方法
1.换土
2.固化处理
3.强夯
路基病害处理
教学内容：路基病害的成因与处理方法 教学目的：掌握路基常见病害的防治与处理方法
路基病害的成因
研究内容：翻浆、滑坡、崩塌、泥石流、高填路堤下沉
一、翻 浆
1.产生原因
冬季路基结冻
春季路基解冻
冰(低温区)
0°C以上 (冻融区)
Байду номын сангаас
气态水 毛细水
从冬季到春季
土基中水超标 承载力极低
2.造成土基冻胀与翻浆的条件 1)土质；2）水文；3）气候；4）行车；5）养护
路基病害的处理方法及施工工艺
一、翻浆处治
1.挖渗水沟
处治方法
2.挖、换土
3.换铺粒料
4.掺石灰
第一节 路基病害的成因
路基病害处理课题PPT课件
第68页/共79页
• 库仑理论假设墙后土楔体处于极限平 衡状态时滑动面为平面
• 滑动土楔体为刚体 • 墙后填土为砂性土 • 在AB和BC滑动面上抗剪强度均已充分
发挥
墙后地面为任意平面时 库仑主动土压力计算图
第69页/共79页
（二）库伦土压力理论在铁路挡土墙 中的应用
• 在铁路或道路工程中，挡土墙墙后填土表面 有时不是平面，而是在路面上作用有列车或 汽车荷载，这时可根据库伦理论，建立各种 不同情况下的库伦主动土压力公式。
第44页/共79页
• 铺设土工格室的施工需采用架空轨道结合线路封锁或限速慢行的方式进行，其工程造价与基床换砂合降沟 的工程造价相比，约为后者的82％，且前者的工期可节约50％，对行车的干扰大为减小。实践证明土工格 室整治基床下沉外挤病害后，轨面稳定快，养护时间少及工作量小，具有良好的经济效益和社会效益，具 有广阔的应用前景。
• 提速工程中，抬道处理是最经济可靠的方法。
第11页/共79页
基床换填
对于下沉外挤或深陷槽（道碴囊）病害的软弱基床，可采用 基床表层换填方法，换填厚度视软弱层厚度而定，一般为50～ 60cm，换填材料应为级配良好的碎石土或中粗砂，也可对原基 床土进行改良形成改良土 。
第12页/共79页
图1 基床表层换填
基床病害整治方法
抬道 基床换填 挤密桩 铺设土工膜封闭层 土工格室 排水 基床冻害处理
第10页/共79页
(1)抬道
• 抬道可使基床与原基面之间增加一层厚度等于抬道量的碎石层，将上部传来的荷载扩散，使作用在原基面 的应力降低到能承受的水平，并增加基床刚度、减少基床所受动荷载时的弹性变形。
第23页/共79页
封闭层即用土工聚合材料，有氯丁橡胶软板、聚乙烯软板及塑料排水板等。铺设工作可结合线路大修进行。为 了防止材料连接处地表水渗漏，聚合材料上下均应铺设砂层，层厚：上层10～20cm，下层5～10cm。
• 库仑理论假设墙后土楔体处于极限平 衡状态时滑动面为平面
• 滑动土楔体为刚体 • 墙后填土为砂性土 • 在AB和BC滑动面上抗剪强度均已充分
发挥
墙后地面为任意平面时 库仑主动土压力计算图
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（二）库伦土压力理论在铁路挡土墙 中的应用
• 在铁路或道路工程中，挡土墙墙后填土表面 有时不是平面，而是在路面上作用有列车或 汽车荷载，这时可根据库伦理论，建立各种 不同情况下的库伦主动土压力公式。
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• 铺设土工格室的施工需采用架空轨道结合线路封锁或限速慢行的方式进行，其工程造价与基床换砂合降沟 的工程造价相比，约为后者的82％，且前者的工期可节约50％，对行车的干扰大为减小。实践证明土工格 室整治基床下沉外挤病害后，轨面稳定快，养护时间少及工作量小，具有良好的经济效益和社会效益，具 有广阔的应用前景。
• 提速工程中，抬道处理是最经济可靠的方法。
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基床换填
对于下沉外挤或深陷槽（道碴囊）病害的软弱基床，可采用 基床表层换填方法，换填厚度视软弱层厚度而定，一般为50～ 60cm，换填材料应为级配良好的碎石土或中粗砂，也可对原基 床土进行改良形成改良土 。
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图1 基床表层换填
基床病害整治方法
抬道 基床换填 挤密桩 铺设土工膜封闭层 土工格室 排水 基床冻害处理
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(1)抬道
• 抬道可使基床与原基面之间增加一层厚度等于抬道量的碎石层，将上部传来的荷载扩散，使作用在原基面 的应力降低到能承受的水平，并增加基床刚度、减少基床所受动荷载时的弹性变形。
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封闭层即用土工聚合材料，有氯丁橡胶软板、聚乙烯软板及塑料排水板等。铺设工作可结合线路大修进行。为 了防止材料连接处地表水渗漏，聚合材料上下均应铺设砂层，层厚：上层10～20cm，下层5～10cm。
寒冷地区路基冻害整治课件
寒冷地区路基冻害整治摘要青藏铁路格尔木至拉萨段，全长1118公里，其中多年冻土区为632公里。
青藏铁路的修建关键问题是,冻土和路基冻害。
因此解决冻土与路基冻害对寒冷地区铁路的发展有着尤为重要的意义。
首先，我们总体分析了寒冷地区铁路路基冻害的主要分布地区、类型及形成的原因对铁路运营造成的影响。
其次介绍了冻土和冻胀是产生冻害的原因以及冻土的类型地温分区、危害。
最后提出了整治各种路基冻害的综合措施和新型材料EPS板。
关键词冻土（frozen soil) 、路基冻害（frost damage)、EPS材料序言第一章路基冻害的影响路基是轨道的基础,它承受着轨道及机车车辆的静荷载和动荷载,并将荷载向地基深处传递扩散。
它必须保持稳定、坚固,这样才能确保铁路高速、高密、高载的良好状态,不出现可能危及线路正常运营的形变。
路基冻害是寒冷地区铁路线路上分布很广,影响铁路安全及正常运营的常见病害,它与寒冷的气候有关,冰冻线能达到相当深度,又涉及到土的特性。
在我国东北、西北、西南以及刚刚建成通车的青藏铁路线上都存在这路基冻害,路基冻害因其分布广、时间长、工作量大、影响行车非常严重占首位。
哈局、沈局、呼局、兰局等管内大部分都铺设在冻土地带上,路基冻害较为严重。
重要表现形式为:在冬季路基土体冻结时,除路基纵断面在短距离地段内产生不均匀冻胀或路基发生冻结裂缝外,还存在这冰锥、冻胀丘、路基融沉及路基边坡滑坍等一些独特的表现形式。
冻害发生发展时期,一般从每年10月中旬起至次年7月中旬止完全回落完。
对铁路线路影响很大。
每年都会投入大量人力物力来处理路基冻害。
根据历年调查统计报告,沈局关内有冻害207处多,其中冻害高50mm~300mm的冻害6处、50mm 以下的冻害198处,冰锥3处。
冬季线路冻胀凸起冰锥流水成冰,冰水漫及线路影响行车。
为了预防冻害事故的发生,在冬季需派人看守观察组织刨冰,每年仅用于刨冰的工数就达5000多工日。
夏季路基融沉病害情况严重,在管内就有200多处严重下沉地段。
特殊条件下的路基施工——多年冻土21页PPT
特殊条件下的路基施工——多年冻土
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
21
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
Байду номын сангаас
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
Байду номын сангаас
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇