Changes in permafrost environments caused by construction and maintenance of Qinghai-Tibet Highway

The sideward permafrost along the Qinghai-Tibet Highway (QTH) contains massive ground-ice and is at a relatively high temperature. Under the influence of the steady increase of human activities, the permafrost environment has been changed greatly for a long time. At present, the permafrost becomes warm and rapidly degenerates, including the decline of the permafrost table, rising of the ground temperature, shortening of the length of frozen section, and extension of range of melting region. Some thaw hazards (e.g. thaw slumping and thermokarst pond) have widely occurred along both sides of the roadbed. In addition, due to the incomplete construction management, the vegetation adjacent to the highway is seriously damaged or eradicated, resulting in the land desertification and ecosystem out of balance. The dust, waste and garbage brought by drivers, passengers, maintenance workers, and transportations may also pollute the permafrost environment.     

季节性冻土区高速铁路路基填料及防冻层设置研究

 由于高速铁路对变形的高要求,在季节性冻土区修筑高速铁路,路基的防冻胀问题尤为关键。通过借鉴、分析国内外各行业对地基、路基填料的冻胀敏感性分类,以及国内外公路、铁路等行业对防冻层设置的具体技术要求和工程措施,结合哈大客运专线工程具体要求,讨论适应我国季节性冻土地区高速铁路路基填料的冻胀分类的技术指标。通过现场监测数据对比分析冻胀量沿路基冻深的分布状况,发现高速铁路路基冻胀变形量的70%出现在路基基床底层上部,以此来评价防冻层设置厚度。并应用有限元法进行数值计算,结果表明,使用改性A,B组填料的路基最大冻结深度要较使用普通A,B组填料的路基小20～30 cm,同时回暖速度也快于普通路基,说明使用改性填料的路基具有良好的保温效果和升温速率。     

季节冻土区高速铁路路堑段路基稳定性试验研究

新建哈大客运专线穿越东北中部山前平原，其中有10 km长为地下水埋深很浅的路堑段，冻胀问题突出。基于对长春西客站附近的路堑段开展的路基水热状况监测，分析路基填筑主体及其下土体水热条件时空变化过程及其对冻胀的影响，并评价运营前路基变形特性。结果表明，在现有设计和正常施工条件下，路基热稳定性良好，总体相对变形量未超过7 mm，上层冻胀变形量占据总体冻胀量的60%以上，且与地温呈负相关关系，并随着冻深而逐步减少；路基中设置的封闭复合土工膜阻隔外界水分向路基基床主体迁移，使得基床土体含水量基本稳定，从而减少分凝冰的形成；地温变化的趋势和分布特征与基床部位和表层工程措施相关：轨道板和钢筋混凝土基座增大路基的热阻，使得地温等值线在其下呈现略微“上抬”的趋势。同时正线两侧联络线使用的传统道碴层，因其降温机制使得其下的地温呈现略微“降低”的趋势。双向线路中间的排水沟下方冻结深度增大，而路基两侧的排水沟由于使用不同的工程构件，使得该部位下方及临近部位的冻结深度变化与路中排水沟下的略有不同。综合监测结果显示，监测期间试验段路基热力学稳定性良好。     

青藏高原热融湖对冻土工程影响的数值模拟

热融湖的侧向热侵蚀对周围冻土工程产生较大影响。在柱坐标下,运用带相变的数值热传导模型,预测了热融湖影响下冻土路基的地温场发展状况和可能造成的工程病害。预测结果表明：在不考虑湖岸坍塌后退、面积扩大的情况下,热融湖对冻土路基的热影响主要受湖底年平均温度和湖边到路基的距离两个因子的影响。湖底年平均温度越高,对路基的热影响越严重;湖边到路基的距离越近,对路基的热影响亦越严重。突出的表现在坡脚、路基中心平均地温升高和融化夹层在水平、竖直方向的发展。如果考虑热融湖的湖岸坍塌后退,实际增温要比模拟的结果更明显,影响更严重。