热棒在青藏铁路多年冻土区路基中的应用

在介绍热棒工作原理的基础上,结合青藏铁路17标段施工,阐述了热棒的施工技术要求及其应用,经实践证明,热棒在多年冻土地区的应用是一种很好的方法,为类似工程提供了借鉴。     

热棒对多年冻土路基温度场的影响分析

对热棒的结构及其工作原理进行了阐述。建立了多年冻土路基温度场的有限元模型,对普通及热棒路基在未来50年气温上升2.6℃情况下进行对比分析,说明热棒路基具有主动降温效果。     

高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价EI北大核心CSCD

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。     

发卡式热棒—隔热层复合路基在多年冻土区应用研究

基于已有单一路基调控措施作用效果分析,提出发卡式热棒一隔热层复合路基调控工程措施,对复合调控措施作用机理、发卡式热棒结构设计、复合调控措施路基结构设计等进行了探讨,介绍了复合调控工程措施实体试验工程监测方案、施工过程及施工质量控制要点.观测数据表明,复合路基调控工程措施能使隔热层有较大热阻,减少路基体暖季吸热,热棒冷季能主动对流换热冷却路基的各自积极因素进行综合利用,在降低路基温度场方面效果明显,起到全年减少路基体吸热的积极作用,有利于保持多年冻土路基稳定.     

热棒在岛状冻土路基中的应用

采用热棒技术解决岛状多年冻土上修筑路基的稳定性问题,经过一年来的长期观测效果说明,热棒技术在解决岛状多年冻土上限稳定方面具有较好的效果。     

冻土地区路基热棒施工技术

在分析冻土地区路基施工基本原则的基础上,进一步探讨了施工原则的适用范围,以及应该注意的问题与相应的保证措施,并从热棒路基施工技术工作原理、热棒的用途及特点与热棒的施工过程等方面对冻土地区路基热棒施工技术进行了重点研究。     

青藏铁路粒径改良路基热状况分析

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作用,是一种积极保护冻土的较好的措施。     

热棒在青藏铁路多年冻土区路基中的应用

结合热棒在青藏铁路多年冻土区路基中的应用，介绍了热棒的工作原理、作用，分析了热棒在施工中的技术要求，实践证明，应用热棒解决了基础冻胀、融沉等热力过程中的许多问题，保障了多年冻土地区地基的稳定。     

柴木铁路冻土路基工程措施效果实测分析

通过监测断面所得到的数据,对柴木铁路赛诺和让台地冻土路基工程措施的冷却效果进行分析,分析结果表明该工程所采用的片石通风路基和热棒措施都能起到较好的工程效果。     

柴木铁路热棒试验断面冷却效果研究

柴达尔至木里铁路是青海省地方铁路,全线均有多年冻土分布,依据青藏铁路热棒应用的成功经验,其部分路段施行了热棒冷却措施。不同于青藏铁路沿线气候和冻土条件,柴木铁路热棒应用效果有待于检验。设置三个试验断面,分析了气温条件,比较研究了热棒和无热棒路基地温变化的不同,结果表明:(1)柴木铁路大风频繁、气温低、温差大的气候条件有利于热棒的应用;(2)无热棒断面路基地面深度3 m以下地温波动较小,长期稳定在-1 ℃附近;(3)在第二个冻融周期的冬季,热棒能够有效地降低路基温度;(4)热棒断面路基第二年的冬季降温效果非常显著,冻土上限最大抬升了1.5 m。热棒冷却措施能够保障柴木铁路多年冻土路基稳定,为铁路的正常运营提供保证。     

青藏高原多年冻土区铁路路基热稳定性研究

铁路路基的稳定性，是高原多年冻土地区铁路修筑技术研究的核心。土体温度在冻土强度、变形、冻土生消等方面影响多年冻土区铁路路基的稳定性。在评价多年冻土地区铁路路基的稳定性时，首先要评价其热稳定性，而且要评价路基基底或边坡多年冻土在修筑路基后的热稳定性。     

青藏高原多年冻土地区环境土工问题的探讨

基于环境与土工相互制约、相互调整的系统平衡关系,从大环境问题和小环境的角度,探讨了青藏高原多年冻土地区的环境土工问题.首先,提出了冻土地区土工设计原则并指出了土工结构稳定的核心是热稳定性.从大环境的角度,探讨了包括大气环境演变、地温分带以及景观生态所确定的土工设计适用原则和条件;其次,土工结构虽然是一个冷结构,但无论是填筑还是开挖,都将破坏天然地层的原始热平衡状态,由此引发的环境变化也是必然的.因此从小环境的角度,探讨了自然营力引起的环境变化以及土工建设可能引发的环境破坏和工程危害;第三,在大环境不可控或是通过更全面的努力来减小大环境向不利方向发展的前提下,探讨了在土工建设如何保护环境的原则和方法.     

青藏高原多年冻土区冷却路基技术现场实效监测研究

以青藏铁路现场实体工程为背景，选用块石路堤、块石护坡和通风管路堤主动冷却措施进行现场实体工群试验，通过对路基内温度场的监测，研究这些措施对保护冻土的作用及效果。分析结果表明，2个冻融周期后，块石护坡路基、通风管路基和块石路基均具有一定的调节降温作用，有利于下覆多年冻土的保护。但是冻土上限的抬升需要消耗下部土体的冷能来实现，说明冻上路基温度场还处于不稳定阶段。     

风火山隧道多年冻土回冻预测分析

青藏铁路风火山隧道现场实测气温和地温资料表明,施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其他人为活动,造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多。考虑水分迁移和冰水相变耦合影响,根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程,应用伽辽金法推导出了有限元计算公式并编制了计算软件。运用该计算软件对风火山隧道施工期间冻土融化进行了回冻预测分析,分析表明,如果在不铺设保温材料的情况下,隧道的拱顶、左墙以及右墙 3 a 后基本上回冻,而仰拱底到了第 5 a 的 9月 30 日才回冻;如果在铺设了导热系数为 0.03 W/m·K 的保温材料情况下,拱顶 3 a 基本上回冻,左、右墙以及仰拱底到了第 5 a 的 9 月30 日才回冻,所以,保温材料对隧道围岩的回冻起着阻碍作用。在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时,必须考虑施工期间融化圈的影响,且观测时间要长一些,否则,测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力有较大的差异。     

青藏铁路清水河试验段路基裂缝初步分析

经过一个冻融循环,青藏铁路清水河试验段出现了较多裂缝.不同工程措施的路基产生不同数量的裂缝.通过清水河试验段路基裂缝的详细调查资料,分析了裂缝产生的原因,并对裂缝进行了分类.同时分析了不同工程措施的路基裂缝产生情况.     

青藏高原永久冻土区隧道施工新技术

结合正在修建的青藏高原风火山隧道的安全、优质施工技术，对高原永久冻土区隧道在严寒缺氧条件下的开挖、支护、衬砌、防排水、通风和机械化配套等施工新技术进行了总结，可为类似条件下的冻土隧道修建提供技术指导。     

青藏铁路多年冻土隧道围岩季节活动层温度及响应的试验研究

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。有些断面隧道背后围岩融化深度超过5m,远远超过该地区天然冻土上限值（1.36～2.11m）。分析结果表明,其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着洞内温度与洞外温度比值呈现线性变化。（3）贯通后,良好的保温措施使得围岩冻融圈范围小于天然冻土上限,且其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着围岩表面温度与隧道洞外温度比值也呈现线性变化。     

青藏高原多年冻土区不同地温分区下大直径钻孔灌注桩回冻规律试验研究

为解决青藏铁路修建过程中多年冻土区桥梁钻孔灌注桩浇筑桩身混凝土对冻土层地温的影响，把握后续工程施工，需要确定钻孔灌注桩灌注后的回冻时间，目的在于为后续工程施工提供可靠的依据，如桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等工程实际问题。针对青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩回冻问题，从现场实际地温测试资料出发，通过对青藏高原低温多年冻土区及高温不稳定多年冻土区2个试验场地实测地温资料的对比分析，初步得出2个不同地温分区下大直径钻孔灌注桩回冻规律：低温多年冻土区天然地温较低，桩身混凝土浇筑8d后，桩身首先在地面以下3．5～7，5m(-0．027℃～-0.32℃)及桩底处出现负温(-0．35℃)；高温不稳定多年冻土区天然地温较高，桩身混凝土浇筑18d后，桩身首先在桩底处山现负温(-0．18℃)。所得到的初步结论米源于现场测试结果，对工程实践能够起到指导作用。     

青藏铁路高原冻土区低(负)温早强高性能混凝土的质量控制

青藏铁路风火山地段海拔均为4800m以上，属高原冰雪型气候区，在混凝土结构中采用低(负)温早强高性能混凝土的质量控制。混凝土的耐久性指标检测周期长，难以用指标控制，因此只有将低(负)温早强高性能混凝土施工过程类比隐蔽工程控制模式进行控制，才能确保混凝土的耐久性质量得到有效控制。     

“U型”通风路基在青藏高原冻土区的应用研究

青藏高原冻土由于气候变暖、人类活动加剧等原因冻土线下移,造成冻土区公路病害严重,达不到使用年限,为了提高其耐久性,冻土区公路采用U型通风路基,主动保护路基下冻土,达到提高冻土区公路耐久性目的。