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青藏铁路工程安全稳定性动态变化研究取得重大进展
青藏铁路工程 安全稳定性
2010/1/18
2010年1月13日，中国科学院西部行动计划（二期）项目－青藏铁路工程安全稳定性动态变化与高等级公路修筑技术预研究召开了项目年会。项目负责人中国科学院寒区旱区环境与工程研究所副所长马巍就项目2009年的主要进展进行了报告。程国栋院士、傅伯杰研究员、邵明安研究员、王涛研究员、丁永建研究员作为专家组成员参加了会议。中国科学院资环局国土处黄铁青处长、赵涛博士出席了会议。
青藏铁路冻土区开放块石护坡路基降温机制研究
路基降温 青藏铁路
2009/4/27
开放块石护坡路基是青藏铁路所采取的冷却地基保护冻土的一种主要措施。针对青藏铁路北麓河试验段现场的气温条件和地质条件，对北麓河试验段开放块石护坡路基在昼夜间和冷暖季的温度场、速度场和热流量进行分析和研究，探讨其降温机制。研究结果显示，块石护坡在暖季夜间存在一定的降温效果；块石护坡暖季由于遮阳作用存在热屏蔽效应，冷季放出的热量大于暖季吸收的热量，有利于保护冻土；块石护坡的主要换热方式是强迫对流换热，自...
青藏铁路高路堤下多年冻土热状态分析
高路堤 青藏铁路
2009/4/27
对青藏铁路高路堤下多年冻土热状态监测结果进行分析研究。选取北麓河试验段3个不同高度(3.0，4.2，5.0 m)的路基监测断面，对其多年冻土的地温特性进行研究。结果显示，稍高路堤的修筑有助于多年冻土上限的抬升，在经过2个冻融循环以后，试验路基下多年冻土上限抬升了0.3～0.7 m，说明高路堤对多年冻土的保护起到积极作用。但是路堤的高度也不是越高越好，过高的路堤反而会造成工程效果下降，因此需要选择合...
冻土地区铁路碎石路基内的换热问题可以看成是多孔介质中的对流传导问题。本文假设碎石与路基内部的空气处于热平衡状态，且Boussinesque假定成立。依据多孔介质的质量守恒方程、能量方程及动量方程，并用有限元法离散，建立了碎石路基的数值模型。利用该模型对目前碎石路基设计所关心的几种主要粒径的降温效果进行了数值模拟。结果表明：9 cm粒径的碎石路基降温效果最好，空气对流在整个碎石层内发生，碎石层上部温...
高原多年冻土区隧道的修建，将不可避免地影响到隧道背后多年冻结围岩的热稳定性，并形成季节融化与冻结的活动层。结合青藏铁路二期工程格尔木—拉萨段风火山隧道修建，选取11个断面对多年冻土隧道开挖直到贯通引起隧道冻结围岩体的热学响应规律进行深入的现场试验研究。现场试验结果表明：(1) 隧道背后围岩地温随时间及深度呈线性变化趋势。(2) 施工期间，因受人为热源影响，围岩冻融范围超过该地区天然冻土上限值。有些...
基于青藏铁路北麓河试验段粒径改良路基、普通路基、天然场地的地温监测资料，定量分析了3种方式下土层的热状况变化特征。结果表明：修筑有路基的吸热量大于天然场地的吸热量；粒径改良路基经历的融化期略长于天然场地，但远短于普通路基。从热收支状况来看，粒径改良路基放热强度大于吸热强度，总体呈现出放热状态，但同天然场地相比，热收支变化不甚突出。粒径改良路基有使路基表层热收支趋于天然状态的趋势，具有保护多年冻土的...
为研究土工格室+粗颗粒柔性结构在高原冻土地段防护路堤边坡的工程效果和适用条件，在青藏铁路沱沱河地区设计并开展了土工格室护坡试验研究，研究试验包括测定土工格室填料的物理力学性能指标；测试土工格室在常温(20 ℃)、高温(60 ℃)、低温(－25 ℃)、循环条件(低温→高温→低温)、连续低温常温循环条件和紫外线条件下的力学特性，对土工格室冻融和抗老化性能进行了试验，并对现场测试断面的变形进行测试，试验...
青藏高原强烈的环境温度变化和特定的地质条件会引起路堤边坡冻胀融沉，使边坡表层土的强度下降而导致表层流坍甚至边坡滑塌。为保证高原冻土地区人工边坡在一定时期保持稳定，在北麓河厚层地下冰段设计并开展了预制拼装式骨架护坡路基现场实体工程的试验研究。大面积的坡面被骨架护坡分成菱形窗格后，形成的塌滑体的范围和厚度减小，杆件与坡面牢固的连接为一体，增强了边坡的整体性，提高了土体的抗剪切能力，从而加强了土体的抗冲...
为解决在高温、高含冰量冻土地段修筑铁路工程后的路基稳定性技术难题，在路基工程的设计中采用主动保护多年冻土的措施——片石气冷护坡，通过调控路基下地温场以阻止或减少由于多年冻土地基融化下沉而引起的路基变形。在青藏铁路清水河高温冻土细粒土段进行片石气冷护坡路堤和普通路堤实体工程对比试验，基于3个测试断面、2个冻融循环的地温和变形监测资料，对比分析片石气冷护坡措施路堤与普通路堤体内和基底的地温、积温、温度...
在昆仑山隧道洞内设置了地温及气温观测断面。根据实测资料，初步分析了昆仑山隧道洞内气温、地温及隔热层内外侧温度分布特征，得出的结论对多年冻土区隧道工程建设及冻害防治有一定的指导意义。
青藏铁路清水河多年冻土试验段，平均海拔4 470 m，冻土年平均地温为－1.40 ℃～－0.46 ℃，冻土上限为1.5～3.5 m，2001年9～11月施工。2002年10月前后，路基相继出现多条纵向裂缝。为研究试验段路基裂缝成因及片石路基沉降量较大等问题，2003年5月对DK1026+630和DK1025+583断面进行解剖分析，如实记录开挖路基基本情况，进行现场和室内试验，分析路基沉降和裂缝形...
在青藏高原多年冻土区的铁路建设中，大量多年高含冰量冻土需要爆破开挖。国内外科研人员针对多年高含冰量冻土的爆破研究较少。对青藏高原沱沱河地区某一高含冰量冻土爆破漏斗的试验和爆破试验方法进行了研究。通过研究冻土特性、装药量和爆破深度之间的关系，得出了单位药包的最佳埋深、最大体积，进而推导出了最佳爆破参数。
经过野外调查发现，完成施工但尚未投入运营的青藏铁路沿线出现了一些次生不良冻土现象。通过讨论这些次生不良冻土现象的分布规律和危害，认为铁路路基对地下水条件和冻土热稳定性的破坏是导致产生次生不良冻土现象的根本原因，并初步探讨了针对这些现象的工程防治措施。