柴木铁路冻土沼泽湿地地区倾填片石路基的稳定性探讨

冻土沼泽湿地地区铁路路基形式广泛采用倾填片石结构,受全球气候变暖、局域环境变迁等自然因素的影响以及铁路路基的热扰动,铁路沿线的冻土沼泽湿地在加速萎缩,下部多年冻土在加速退化,修筑于其上部的铁路路基呈现出加速失稳的状态。为保证铁路运营安全,并为运营维护与设计提供技术指导,针对冻土沼泽湿地萎缩与倾填片石路基的结构特点,通过稳定性分析,提出采用主动防护的热棒、太阳能制冷技术,并提出了加强防排水、改善地表条件、帮宽、设置护肩及抬高道砟等防护措施。     

结合土工格栅地基处理措施的冻土沼泽化湿地的地温场试验分析

在多年冻土区修建铁路,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,导致地下温度场重新分布。通过对青藏铁路安多试验段实测数据分析,论讨了在冻土沼泽化湿地采用土工格栅加渗水土地基处理措施以后的路基地温特性,以及冻土上限的变化趋势。     

青藏铁路多年冻土区次生不良冻土现象的调查分析

本文首先论述了青藏铁路沿线多年冻土区常见的几种主要不良冻土现象冰椎、冰丘、冻胀丘、厚层地下冰、热融滑塌、热融湖塘及沼泽湿地的形成条件和发育特征,然后.结合寒季对青藏铁路沿线次生不良冻土现象的调查结果,进行了分析和总结,提出了几点认识和看法,供设计和施工部门参考.     

青藏铁路运营期间低温冻土区片石气冷路基工程效果分析

冻土区筑路技术问题的关键是冻土的热稳定性,这种热学问题的力学表现是路基变形。通过对青藏铁路运营期间冻土区典型地段路基地温场和路基变形特征的分析,指出青藏铁路冻土区路基地温场形态控制了长期运营期间的路基变形总量和横向差异变形总量。这些变形主要由冻土季节融化层土体的冻胀融沉变形、冻土压缩变形、冻土长期蠕变变形组成。工程监测以及理论计算证明了片石气冷路基结构保护冻土效果的长期可靠性,证明了其减少运营期路基变形,保证冻土区路基工程的长期稳定性的效果。     

客运专线路基工程的防冻胀处理措施

季节性冻土区路基冻胀和融沉使路基产生不均匀变形,是影响铁路运行速度和安全的重大隐患之一,解决路基冻胀问题是季节性冻土区路基设计的关键。结合哈大客运专线沈大段路基工程设计情况,对季节性冻土区客运专线路基工程防冻胀处理措施进行了说明。     

干寒地区路基长期稳定性及工程措施效果研究

研究目的:由于目前对干寒地区路基长期稳定性研究还不能完全满足工程实际的需要,为此本文对干寒地区已修建的各种低路堤路基结构的短期及中长期可靠性和冻土环境的稳定性作出预测,进而对运营期间的路基维护和可能发生病害的治理提供理论支撑。研究结论:(1)为保证路基的长期稳定性,需要主动采取措施保护冻土,热管就是其中一种较好的措施;(2)在对冻土进行保护的过程中,热管的降温作用明显,热管路基可以抵消气候变暖对路基造成的不良影响;(3)路基本身对冻土的保温作用也很显著,路基越高对冻土的保温效果越好,路基越低对冻土的保温效果越差;(4)当路基高度低于某个极限时,不但不能对冻土起到保温作用,反而会使路基下冻土温度升高;(5)该研究成果可为我国在干寒地区修建各种路基结构的设计提供参考依据。     

高原冻土铁路路基温度特性的有限元分析

由于铁路道碴铺层的对流换热为多孔介质的热传导问题,为解决青藏铁路路基温度场的计算,本文根据多孔介质中流体热对流的连续性方程、动量方程和能量方程,引进流函数并应用伽辽金法导出了多孔介质对流换热的有限元公式,并对普通道碴路基、抛石护坡路基和抛石路基的温度场进行了分析比较。计算结果表明,普通道碴路基的修建将使路基下冻土的温度升高,使冻土路基出现热不稳定。抛石路基和抛石护坡路基均能降低冻土路基的温度,向路基提供冷能,但抛石路基耗费石料较多,而抛石护坡路基所需石料相对较少,成本较低,因此大力推荐该种路基结构作为青藏铁路高温冻土区的路基结构,以便最大限度地保护冻土路基。     

柴木铁路片石通风措施的工程效果分析

研究目的:柴达尔-木里铁路(柴木铁路)全长142.04km,沿线高温不稳定和极不稳定多年冻土广泛分布,冻土含冰量较高,同时由于柴木铁路呈东南-西北走向,冻土路基又面临着阴阳坡问题.柴木铁路53 km路段采用了片石通风路基,为保证路基的稳定性,有必要对片石通风措施的工程效果进行分析研究.研究结论:2007年以来的监测结果表明,在高温冻土区,片石通风路基和片石护道仅能有效冷却阴坡侧路基和坡脚;在低温基本稳定多年冻土区,片石通风措施不仅可以有效冷却路基本底,对阴阳坡现象也具有一定的抑制作用.     

动荷载作用下高温冻土路基动力响应的模拟试验研究

高温冻土地区铁路路基,由于列车动荷载对土体产生扰动而影响其稳定性。通过分析影响冻土路基应力、变形及温度场等主要因素,建立冻土路基模拟试验装置;在路基内部及周围地表布设压力和变形传感器,并用自行设计列车动荷载加载装置对路基施加模拟荷载,进行冻土路基动力响应模拟试验。试验获得不同动荷载频率作用下路基周围地表变形以及内部土压力的变化规律。试验结果表明:动荷载频率对地表竖向位移及路基土压力的影响均存在一个临界值,采用适当的列车行驶速度可减小对冻土路基的挠动;路基内部温度场监测结果表明,动荷载可引起土体局部温升,建议采用积极的防护措施以保护路基的冻结状态。研究成果可为维护青藏铁路路基稳定提供参考。     

青藏铁路冻土路基合理路堤高度研究

从反映冻土路基热稳定性的路堤临界高度出发,结合青藏铁路冻土路基试验工程,对青藏高原冻土路基的合理路堤高度进行现场试验研究及数值模拟研究。现场试验结果表明:路基下冻土人为上限的变化与路堤高度呈非线性关系,路堤高度太小或太大都会造成路基下多年冻土上限的下降。数值计算结果表明:在相同年平均地温条件下,路基下冻土的人为上限随路堤高度的增大而上升,随路基运行时间的增长而下降;当路堤高度大于一定数值时,在路堤建成的第1个寒季过后,路堤内会残留融化夹层,并且融化夹层的厚度随路堤高度的增加而增大;年平均地温分别为-0.3,-0.5,-1.0,-1.5,-2.0℃条件下,路堤的下临界高度分别为6.8,4.2,1.1,0.6,0.5 m;上临界高度分别为3.4,3.4,3.9,4.1,4.4 m。路堤临界高度存在的年平均地温临界值约为-0.6℃。