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。     

青藏铁路多年冻土区通风管路基施工

介绍了青藏铁路清水河冻土试验段工程概况、通风管路基的原理、适用范围及施工方法。指出通风管路基在青藏铁路多年冻土区推广采用，效果良好，在施工中操作简单，施工质量易控制。     

青藏高原多年冻土地区路基及桥梁桩基施工技术

多年冻土地区修筑道路一直是世界性难题,至今仍然是许多国家和地区研究的热点.曲麻莱至不冻泉公路地处青藏高原多年冻土地区,地质条件极其恶劣.详细阐述了多年冻土地区路基施工技术以及对不良地质的处理措施,同时介绍了多年冻土地区钻孔灌注桩用于桥梁桩基础的施工措施.     

多年冻土区铁路保温路基变形特征研究

冻土具有极为特殊的工程地质性质,修建其上的路基将不可避免地发生变形,甚至是破坏。为保证道路畅通,冻土路基在满足热稳定性要求的同时,道路路基的变形也必须满足设计规范要求。基于青藏铁路北麓河保温路基的地温、变形监测资料,分析路基地温、变形特征及其相互关系。研究结果表明,冻土路基的变形和其下地温场状况密切相关,地温场状况及其变化控制和决定着冻土路基变形场的状况。多年冻土地温升高产生的冻土压缩变形是导致保温路基持续较大变形的主要原因之一,在冻土路基变形研究中不可忽略。而冻土融化产生的变形是冻土路基变形的主要因素。基于实际监测数据分析结果,考虑到温度对多年冻土地区土体力学性质的强烈决定作用,建立冻土路基热弹塑性融沉压缩本构模型,进行温度场和变形场的单向耦合分析。计算结果表明,当该地区年平均温度较低、在路基高度较小的情况下,铁路保温路基的变形较小。相反,在该地区年平均温度较高,路基高度也较大的情况下,冻土路基的变形较大,这也和监测结果相符合。     

多年冻土区道碴结构铁路路基室内试验研究

介绍了青藏高原多年冻土区道碴结构铁路路基的室内模型试验研究结果。分析了模型路基典型部位的温度随时间的变化情况及整个路基中典型断面在最低负温、最高正温和融化期结束时的温度场特征。通过对不同周期内对应时刻温度场的对比分析表明 :在路基表面 ,温度分布不对称 ;随着时间的推移 ,路基土体的温度有明显的降低 ,最大融化深度在逐渐减小 ,这说明在环境温度较低、路基高度较高的情况下 ,道碴路基结构是一种能维持路基下冻土稳定的路基结构形式 ,但在考虑全球升温及高温冻土条件下 ,还需要采取其它保护冻土措施     

青藏铁路多年冻土区润湿地段斜坡路基温度与变形分析

 为研究青藏铁路高温高含冰量斜坡润湿地段路基稳定性,在青藏铁路K1139+940处开展地温、变形监测,分析路基地温、变形特征,建立温度、水分与变形耦合方程,预测斜坡水分运移对路基温度和变形的影响。结果表明：(1) 斜坡路基阴阳坡效应明显,阳坡年平均温度比阴坡高2.5 ℃以上;(2) 路基运营初期,左路肩下冻土上限下降、地表升温,而右路肩下上限抬升、温度降低,温度场的横向非对称分布导致明显的路基横向变形差异;(3) 活动层水分渗流对路基阳坡下部温度和变形影响最明显,路基中心次之,阴坡最小,水分渗流加速了路基的升温和变形过程、加剧了路基温度场和变形的非对称分布;(4) 斜坡路基运行50 a后,斜坡路基下部含土冰层全部融化、路面最大横向变形差异达到18 cm。对于含水量较高的斜坡地段,水分渗流对温度场和变形的影响不可忽略。     

保护多年冻土地区路基稳定的工程措施

根据青藏高原多年冻土地区拟修建的铁路和早已投入使用的公路路基工程的修筑和使用实践，简要介绍了保护多年冻土地区路基稳定的工程措施。     

多年冻土区桥梁工程桩基础服役期温度场研究

 选取青藏高原国道214沿线低温基本稳定区查拉坪旱桥桩基和高温不稳定区花石峡试验场桩基,对其运行期内地温进行连续监测。基于现场地温实测数据,从冻土上限、冻结及融化过程3个方面,分析桩基对冻土地温的影响,显示因桩基良好的导热性能加剧了桩周冻土与大气的热交换,桩周地温年较差明显增大。结合勘察设计资料建立数学模型,应用有限元数值模拟方法就桩基对地温场的长期影响进行预测,结果表明,未来50 a气温上升2 ℃的情况下,桩侧冻土上限与天然上限差异有所增大,桩侧多年冻土温度升高,该现象在高温不稳定冻土区表现得更为明显。所得结论可为多年冻土区桩基设计、降温保护措施采取及运行管理措施实施提供参考。     

多年冻土区铁路路基工程病害整治技术研究

对多年冻土区路基病害主要影响因素进行了分析,归纳了冻土区路基工程病害分类,并从施工期预防性控制技术、潜在期控制技术、显现期整治技术三个方面提出了具体的防治措施,从而确保铁路运营安全。     

高原多年冻土区路基变形分析

根据高原冻土区路基变形概况及气候条件，介绍了试验路基变形的监测及测试方法以及变形特点，分析了裂缝的成因、分类，提出了应采取的措施，以保证路基的整体稳定性。     

多年冻土场地路基地震加速度反应谱特性研究

多年冻土场地路基及与之相关土工构筑物的抗震己成为以往研究不足、而目前道路建设中又必须尽快解决的重要工程问题之一。以在建的青藏铁路工程的抗震设计与地震加固为应用背景，基于若干种较为典型的冻土场地路基工况，采用非水平场地土体(土工结构物)地震反应分析的二维动力有限元法，分别输入E1 Centro波及天津波，开展多年冻土场地路基地震加速度反应谱的研究工作。研究表明，在高频E1 Centro波和低频天津波输入下，无论冻土层存在与否，路基地震加速度反应谱均主要表现为高频脉冲型，反映了路基的地震冲击型破坏作用；当输入高频E1 Centro波时，在中、低频段，含冻土层路基的地震加速度反应谱较不含冻土层路基的地震加速度反应谱大；而在低频天津波输入下，冻土层存在与否，对路基地震加速度反应谱的影响较小。与不同的场地地形条件相比，输入地震波频率的不同，对冻土路基地震加速度反应的影响更大，尤其是当存在融沉盆时更加剧了路基的地震加速度反应。     

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。     

多年冻土地区热管冷却路基数值分析

热管是一种利用液汽相的转换对流循环来实现热量传输的系统 ,是无源冷却系统中热量传输效率最高的装置 ;本文对采用热管冷却路基的方法进行数值模拟分析 ,对布设不同间距热管对路基冻土上限的影响进行了分析 ,得到了热管对冻土路基温度场影响的一般规律 ,并对确定热管布设间距的基本方法提出了建议。     

透壁通风管对青藏铁路路基的冷却效果试验初探

路基通风作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术受到人们的广泛关注与重视，该方法能有效地抬升多年冻土上限，保护冻土路基的稳定性。目前的路基通风一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC管，管壁不能透风，主要通过管内空气流动和热传导方式达到冷却路基的目的。一种管壁开孔、可以透风的新型通风管——透壁通风管，既可以使低温的自然风通过管道运动降温；还因管壁透风，低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中，直接与其进行传导换热和对流换热，改变普通通风管单一的管壁传导换热模式，从而可更为有效地促使路基内热量的散失。为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际作用效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基初步试验。该试验路基短期监测资料的初步分析结果显示：透壁通风管对青藏铁路路基具有较好的冷却能力。可在一定程度上抬升冻土上限；透壁通风管路基经填土级配优化后效果更好，但其长期效果的显现还需经过若干个周期的长期监测和资料的进一步分析。     

青藏铁路沿线冻土场地地震动特征研究

基于对青藏铁路沿线多年冻土区的现场地质考察、14个典型钻孔的地质编录以及现场测试,获取了青藏铁路沿线多年冻土区土层波速的基本特征。而后结合室内动三轴有关冻土动强度的试验结果,使用该地区50a超越概率为62.5%,10.0%和2.0%的人造基岩地震波输入,通过土层地震反应计算,分析研究青藏铁路沿线冻土区10个冻土场地的地震动加速度时程与加速度反应谱的基本特征及其影响因素,同时,统计研究地温对场地的地震动加速度反应谱的影响。结果表明,青藏铁路沿线多年冻土区土层波速及横波与纵波之波速比值较非冻土区大,地震强度对冻土区场地的地震动加速度幅值具有决定性影响,冻土区典型地震动加速度反应谱的中、短周期成分所占比例较大,冻土场地的地震动加速度反应谱的幅值随地温的降低而普遍减小。     

冻土上限下移条件下高温冻土桩基承载力分析

在全球升温的背景下,同时考虑人为施工扰动的影响,针对青藏铁路旱桥桩基稳定性问题,进行数值模拟研究和物理模拟试验。研究在冻土上限变化条件下旱桥桩基的承载力特性,获得单桩竖向承载力以及冻土上限变化对桩基稳定性的影响规律。桩基的极限承载力随着冻土上限的下移而急剧降低;随着冻土上限下移,桩侧摩阻力不断减小,桩基的侧摩阻力占总承载力的比重也越小,此时桩端阻力发挥主要作用;物理模拟试验和数值模拟结果同时说明冻土上限下降的严重后果,尤其对于极为敏感的高温冻土,需要加强对桩周冻土的保护,避免冻土退化。此研究为预测青藏铁路旱桥桩基稳定以及高温多年冻土桩基的设计与施工提供参考依据。     

青藏铁路对沿线冻土环境的影响及工程防护措施

冻土环境问题是青藏铁路建设的3个主要技术难题之一。结合青藏铁路建设的工程实践,论述工程对冻土环境的影响及防护措施。