青藏铁路列车行驶冻土场地路基振动荷载研究

基于青藏铁路现场振动监测成果检验自编列车-轨道耦合动力学仿真程序的正确性,并研究在实测里程高低不平顺与宽轨缝脉冲性激扰条件下的青藏铁路客车行驶引起冻土场地路基振动的振动荷载特性。研究表明,自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;列车行驶振动荷载随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;振动荷载优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对列车行驶振动荷载影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对冻土路基振动荷载影响不能忽略;并定量给出青藏铁路路基振动荷载最大值与列车行驶速度之间的函数关系。此项研究对于列车行驶引起冻土场地环境振动分析与振陷预测具有重要意义,且为轨道交通工程设计和铁路运营安全分析提供可靠的理论依据。     

土工格栅在冻土路基中的应用及展望

冻土地区路基冻融病害的整治,一直被视为世界性的难题。现有的常规施工工艺和方法在冻土地区均存在着一定的局限性。土工格栅凭借其独特的网状结构和镶嵌咬合能力,在国内外岩土工程中得到了广泛的应用。本文基于土工格栅的加筋特性和现有的格栅加筋工程的实际经验,建议可选择土工格栅可对冻土路基冻融灾害进行防治,并分别针对冻土地区常见的冻胀、融沉及翻浆灾害问题,从理论研究和工程实践方面阐述了其具有一定的实际应用性,并对其进行了应用展望。     

青藏铁路多年冻土路基热—力稳定性数值仿真分析

结合冻土流变学、冻土物理学、冻土力学和传热学等相关学科的基本理论,并考虑水分场与温度场的耦合作用及温度对冻土路基力学特征的影响;同时引入冻土野外试验蠕变方程,进而建立了冻土路基的水、热、力(蠕变)分析数学模型,并编制了相应的有限元计算程序。随后,以青藏铁路某试验段路基为例,对多年冻土区路基的热—力稳定性问题进行了系统研究,并通过与现场实测数据对比发现,所建立的冻土路基热—力理论模型正确合理,较好地分析预测了青藏铁路多年冻土路基的长期稳定性。     

地震折射层析法在青藏铁路路基开裂调查中的应用

青藏铁路有约500km路基处于冻土地带。铁路运行一年来,在少冰和多冰冻土段上的部分路基发生了开裂．影响到铁路安全。为了了解路基下冻土的分布状态,消除冻土变化对路基的影响,笔者采用了地震折射层析法勘查路基下冻土发生的变化。通过对这些资料的分析,发现路基下的冻土发生了变化,并推测这些发生在路基两侧的不对称、不均匀变化是造成路基开裂的主要原因。     

青藏铁路粒径改良路基温控效果分析

基于青藏铁路北麓河粒径改良路基试验段地温监测资料,分析了粒径改良路基地温变化规律及其温控效果,并同其他保护冻土措施进行了对比分析。结果表明:在一定深度范围内,粒径改良路基地温呈现年季变化、呈正弦曲线变化特征;同普通路基相比,在年平均地温曲线方面表现出具有冷却路基,保护冻土的效果;同普通通风路基相比,粒径改良路基虽在冷季冷却效果弱于通风路基,但在暖季热屏蔽效果好于通风路基,从年平均地温方面已表现出较好的保护冻土的态势,是一种积极主动的保护措施。     

高原冻土地区地质特点及路基施工技术

在高原冻土区进行道路建设时,必须重视路基的安全性和稳定性,路基是确保冻土高原地区道路建设质量的基础保障,也是目前冻土高原工程建设的重点和难点.基于此,本文对高原地区公路地质特点进行了阐述,分析了高原多年冻土区路基工程的施工原则,并提出了高原冻土地区路基施工技术要点和优化措施,以提高道路建设质量.在路基施工技术中,主要介...     

青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力研究

为了深入分析列车行驶引起冻土场地的振动反应,并为青藏铁路运营安全性评价提供可靠的理论依据,采用自编列车-轨道耦合动力学仿真程序,研究了青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力特性.研究表明:自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;轨枕竖向作用力随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;轨枕竖向作用力优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对轨枕竖向作用力影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对轨枕竖向作用力影响不能忽略;并定量给出轨枕竖向作用力最大值与列车行驶速度之间的函数关系.     

列车作用下青藏铁路路基动力响应试验

目的分析研究多年冻土区青藏铁路在列车动荷载作用下路基的稳定性及振动衰减规律．方法选取青藏铁路北麓河段三个典型试验断面,在春季进行了列车荷载作用下的路基动力响应现场试验,采集路基、边坡、道床3处振动数据,统计计算了青藏铁路客车与货车行驶时路基振动的最大和平均加速度幅值,对实测数据进行了功率谱分析．结果路基上货运和客运列车的竖向最大加速度分别为2．2132m／ss^2和2．0004m／ss^2,对应的平均加速度分别为0．1495m／s^2和0．1143m／ss^2,道床上的振动明显减小．在T28次客运列车的作用下,对于断面Ⅲ,C3测点在振动频率为25Hz、38Hz、46Hz,55Hz出现峰值,能量集中在18～53Hz．边坡C4测点振动能量集中在20—65Hz,C5测点的优势频段为20—80Hz．结论路基上货运列车的振动比客运列车振动大,同一断面竖向衰减速度大于横向,素土路基各方向衰减小于块石路基,下一测点加速度峰值大致减小为相邻上一测点的1／10．     

高寒季节性冻土地区铁路路基冻胀解决方案

结合滨洲铁路工程实践,分析了冻害形成机理及其影响因素,阐述了高寒季节性冻土地区铁路路基设计原则.提出高寒地区季节性冻土铁路路基冻胀病害解决措施,主要包括限制路堤最小高度、改善路堤填料、优化隔水层设计、加强排水系统设计、保温设计、低路堤及路堑设计等.运营结果表明采取的措施是有效的.     

季节性冻土路基变形监测及其稳定性分析

季节性冻土地基具有冬季冻胀、春季融沉的特性,在其上修筑的路基通常产生沉降和滑移变形,最终导致路基失稳.基于上述原因,通过介绍季节性冻土路基冻胀和融沉产生的机理,以及季节性冻土路基变形监测的原则和内容,并结合墨脱公路的监测结果对季节性冻土路基的稳定性进行分析评价.该研究对季节性冻土路基的设计、施工及稳定加固具有重要的指导意义.     

Innovative designs of permafrost roadbed for the Qinghai-Tibet Railway

Under global warming scenarios, the passive method of simply increasing the thermal resistance by raising the embankment height and using insulating materials has been proven ineffective in warm and ice-rich permafrost areas and therefore could not be used in the Qinghai-Tibet Railway engineering. Instead, a proactive "cooled-roadbed" approach was developed and used to lower the ground temperature in order to maintain a perennially frozen subgrade. The concept that local and site-specific factors play an important role in the occurrence and disappearance of permafrost has helped us to devise a number of measures to cool down the roadbed. For example, we adjust and control heat transfer by using different embankment configurations and fill materials. The Qinghai-Tibet Railway project demonstrates that a series of proactive roadbed-cooling methods can be used to lower the temperature of permafrost beneath the embankment and to stabilize the roadbed. These methods include solar radiation control using shading boards, heat convection control using ventilation ducts, thermosyphons, air-cooled embankments, and heat conduction control using "thermal semi-conductor" materials, as well as combinations of above mentioned three control measures. This road-bed-cooling approach provides not only a solution for engineering construction in sensitive permafrost areas but also a countermeasure against possible global warming.     

多年冻土区粒径改良路基稳定性分析

路基稳定性是指路基受到车辆动态作用及各种自然力影响所出现的路面陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等情况的适应能力,包括热稳定性和强度稳定性。热稳定性是指路基的热状况对外界条件响应的敏感程度,是多年冻土区路基稳定性的核心。文中对国内外多年冻土区路基热稳定性研究进行了分析,并对热稳定性判断原则进行探讨。通过对现场粒径改良路基两个多冻融循环观测数据进行研究,分析了粒径改良路基的冻融循环地温变化规律及变形规律,得到了粒径改良路基具有抬升多年冻土上限的作用,并根据判断原则,认为粒径改良路基是一种稳定的新型路基结构形式。     

Automatic testing system design and data analysis of permafrost temperature in Qinghai-Tibet Railway

Aimed at the characteristics of permafrost temperature influencing the safety of Qinghai-Tibet Railway and its on-line testing system, comparing the achievement of permafrost study nationwide with those worldwide, an automatic testing system of permafrost temperature, containing a master computer and some slave computers, was designed. By choosing high-precise thermistors as temperature sensor, designing and positioning the depth and interval of testing sections, testing, keeping and sending permafrost temperature data at time over slave computers, and receiving, processing and analyzing the data of collecting permafrost temperature over master computer, the change of the permafrost temperature can be described and analyzed, which can provide information for permafrost railway engineering design. Moreover, by taking permafrost temperature testing in a certain section of Qinghai-Tibet Railway as an instance, the collected data of permafrost temperature were analyzed, and the effect of permafrost behavior was depicted under the railway, as well as, a BP model was set up to predict the permafrost characteristics. This testing system will provide information timely about the change of the permafrost to support the safety operation in Qinghai-Tibet Railway.     

Study on ground temperature change and characteristic response of engineering geology of permafrost along Qinghai-Tibet Railway

Along with the global warming in the recent scores of years, comparatively bigchanges have taken place in the weather and other environmental conditions of thepermafrost area in the Qinghai-Tibet Plateau, and very big changes have also occurred inthe engineering geological conditions of the permafrost area. Based on a large volume offield survey data, this paper discusses the regularities of horizontal and verticaldistribution of permafrost, with its focus of analysis on the temperature changecharacteristics of the soil in different frozen-soil zones, as well as presents simulation analysis and research for the engineering geologic characteristic response changes thatwould occur in the future when the temperature of the frozen soil in different zones risesby 1 and 2.6℃ respectively, which will have a tremendous impact on the stability of constructional work.     

泛北极多年冻土及重大线性工程稳定性状况

泛北极是中国“一带一路”倡议的主要合作示范区域,已有的重大线性工程及新的基础设施建设均面临着与多年冻土相关的冻融灾害及工程病害问题。在全球气候变暖及人类活动增强的背景下,泛北极多年冻土主要呈现地温升高、活动层厚度增加趋势,且低温多年冻土地温升高更加明显,20世纪70年代以来年平均地温(MAGT)升温最高可达3 ℃; 自北向南多年冻土活动层厚度增加,且增厚趋势趋于明显,在俄蒙边境地区活动层厚度增速为3～5 cm·年^-1。多年冻土退化诱发系列与热喀斯特过程相关的地质灾害,主要包括热喀斯特滑坡与热喀斯特湖,且灾害数量急剧增加,如加拿大Banks Island地区1984～2015年热喀斯特滑坡数量增加了约60倍。在多年冻土退化、热稳定性降低的背景下,泛北极铁路、公路和管道等重大线性工程出现了沉陷、裂缝等不同类型、不同程度的病害,整体上多年冻土区道路工程病害率大于30%。热融灾害及工程病害的发育均与气候及岩土、冻土条件相关,但工程病害还与工程运营期限、工程结构形式密切关联。对比泛北极道路、管道等线性工程状况及其与工程结构的关系,以及病害特征和防治措施效果,表明基于保护冻土的“主动冷却”设计原则依然是多年冻土区工程设计的主导思想。     

青藏铁路多年冻土地区110kV输变电工程地基基础设计有关问题的探讨

介绍了青藏铁路沿线多年冻土的分布类型和特性,阐述了多年冻土对输变电工程地基与基础的危害及破坏机理,并对多年冻土地区输变电工程建(构)筑物的地基处理方法和基础设计原则等问题进行了探讨,提出了若干设计建议,可供多年冻土地区输变电工程和建筑工程地基基础设计参考.     

镍基非晶态合金的热稳定性

采用化学镀法制备了Ni-P、Ni-Fe-P、Ni-W-P非晶态镍基合金,分别利用EDS、XRD等手段对非晶态镍基合金的成分、结构进行了表征,采用热分析方法对3种不同组分非晶态镍基合金的热稳定性进行了研究。结果表明,所制备的镍基合金均具有非晶态结构,在非晶态镍基合金中加入铁、钨元素有利于提高其热稳定性。     

稠油热采井防砂筛管热稳定性优化仿真分析

稠油油田通常采用热采方式进行开采,而高温热采会对井下防砂筛管造成损坏。为了分析稠油热采时不同材质的防砂基孔筛管在高温情况下的热稳定性,在已有现场数据的基础上运用 Ansys Workbench14.0软件对井下不同材质筛管的热应力以及变形情况进行仿真分析,仿真结果与现场数据吻和较好。由数值模拟结果得出：在高温工况下不同材质筛管所受到的最大热应力均超过了各自的屈服强度,造成破坏,筛管的变形主要集中在基孔处,长久下去基孔筛管会出现防砂失败、基孔堵塞稠油的渗入,甚至油田停产报废的情况。研究结果表明,热应力补偿器的配备可以明显地提高防砂筛管的热稳定性,延长筛管的使用寿命。