青藏高原多年冻土区热棒路基设计计算

结合青藏铁路试验工程,在分析热棒路基热周转特性的基础上,建立热棒路基热工计算模型,阐述热棒路基的设计计算过程,讨论设计计算中基本参数的选取,热棒产冷量的计算,产冷量与间距、蒸发段长度、散热面积的关系,安全系数的选取。青藏铁路多年冻土区清水河试验段热棒路基的设计计算结果表明:采用直径76 mm、散热面积3.27 m2、蒸发段长度5 m的热棒,能够很好地起到保护多年冻土的作用,其产冷量达1 900 MJ。热棒的合理纵向间距应在3.5~4.0 m;安全系数在1.1~1.2。相比之下,散热面积、蒸发段长度对产冷量的影响较明显,热棒直径的影响较弱。     

青藏铁路多年冻土区热棒路基地温场分析

研究目的:为了及时掌握热棒路基的工程特性,把握热棒的降温效果,以便评价青藏铁路多年冻土区热棒路基的工程稳定性,本文选择青藏铁路一处热棒路基为研究对象,对该断面天然孔及左、右路肩孔2006～2009年的地温进行分析,研究热棒路基的降温效果.研究结论:通过分析得出0～1.5m深度范围内地温受气温影响变化较大,路肩孔1.5 ～10.0 m之间由于热棒的主动降温作用,地温呈逐年下降的趋势,并且在青藏铁路运营后的前2～3年内地温下降明显,表明热棒能快速降低地温,保护多年冻土.     

青藏铁路多年冻土区热棒路基温度场三维非线性分析

高温高含冰量的多年冻土地段,极易受外部条件的扰动而发生变化。针对此类冻土的特征,提出了热棒路基。根据带相变热传导有限元方法,对普通路基、热棒路基在未来50年青藏铁路沿线气温上升1.0℃情况下的温度场进行了预报分析和比较。计算结果表明,在年平均气温为-3.5℃或年平均地温为-1℃的地区,在青藏铁路50年的使用期内,普通路基在气温升高条件下路基下伏冻土都将发生融化,路基将会产生较大融沉变形,不能保证青藏铁路路基的稳定性。热棒路基具有主动冷却的作用,可以更好的保护冻土。路基计算结构表明,在未来50年气温上升1.0℃的条件下,在年平均气温为-3.5℃或地表温度为-1.0℃的青藏铁路沿线多年冻土地区,热棒路基可以抵消气候变暖的影响,可以保证路基下伏冻土不发生融化,从而可以保证路基的稳定性。     

青藏铁路多年冻土区热棒施工技术

为确保青藏铁路多年冻土路基工程的稳定,部分地段采用了热棒处理措施.介绍热棒的作用原理和施工注意事项.     

青藏铁路多年冻土区路基热防护工程效果分析

研究目的:我国青藏铁路的修建充分考虑了对多年冻土的保护,在路基热防护措施中采用了热棒路基,碎(片)石护坡、块石护坡、片石气冷等关键技术。文章对青藏铁路各种路基新结构的地温进行研究,通过地温值计算得出最大融化深度,从各年最大融化深度的对比分析,研究这些措施对保护多年冻土,保证线路安全的作用。研究结论:通过对实测数据的分析得出热防护措施能使路肩下最大融化深度减小。路基新结构的应用对保护多年冻土、降低地温、稳定路基是有效的。     

热棒技术在青藏铁路多年冻土地段路基中的应用

为了解决青藏铁路多年冻土地段路基的热融冻胀问题,确保多年冻土地段路基的稳定,部分冻土地段路基应用了热棒技术。文章介绍热棒的工作原理、施工方法及施工后路基沉降的观测,实践证明采用热棒技术对多年冻土路基的地基稳定有较好的效果。     

热棒--多年冻土区路基保护技术

我国正在建设中的青藏铁路，是党中央、国务院西部大开发战略的标志性工程。由于要穿越海拔4500米以上的550多公里的地质条件复杂的多年冻土区，这项工程将成为人类挑战极端自然条件的雄伟壮举。     

青藏铁路高原冻土路基"卫士"——热棒

旅客朋友们:当您乘坐列车在青藏铁路线上飞驰,奔向神往已久的西藏拉萨时,您可曾知道?青藏铁路从西大滩至安多550公里的铁路都是修筑在多年冻土土层之上的。列车来到这一区段,稍加留意就会看到铁路路基两侧不时出现一段段整齐地排列着带有螺旋翅片的钢管,这可不是什么普通的钢管,而是应对青藏铁路多年冻土禁区的一种"神秘武器"——热棒。     

青藏铁路多年冻土区桥梁设计特点

简要介绍了青藏高原多年冻土区的特点，青藏铁路多年冻土区桥梁“少维护，高耐久”的设计要求和桥梁结构形式，墩台基础类型选择以及提高混凝土结构耐久性的措施。     

青藏铁路多年冻土区路基边坡施工技术

多年冻土区铁路路基的热状况是决定路基稳定性的关键因素，青藏线片石通风路基是按保护多年冻土的原则而设计的。文章介绍片石通风路基的施工技术及注意事项。     

青藏铁路多年冻土区路基结构的动力分析

研究目的:本文对青藏铁路冻土路基在列车荷载下的结构动力进行了分析研究,为多年冻土区路基工程设计和铁路运营安全分析提供了依据。研究方法:以青藏铁路清水河多年冻土区试验段路基结构为工程背景,利用列车——轨道二维动力模型得到的道床底部列车荷载激励曲线,对冻土路基结构进行有限元时程反应分析,探讨冻融状态下路基的列车振动荷载效应。研究结论:无论是暖季融化还是寒季冻结状态,列车振动荷载产生的土体压应力都大大高于静荷载,车速对土体动应力反应有明显影响;冻结状态下,路基中下部土体的动力反应较大,而暖季融化时路基顶部土体对动应力有较显著的放大作用,因此,在工程设计和运营养护时应有针对性地对结构进行加强。     

青藏铁路多年冻土区桥头路基病害成因分析及整治措施研究

针对青藏铁路运营以来多年冻土区出现的路基病害的类型划分、形成原因及主控因素进行分析研究,提出青藏铁路多年冻土区桥头路基存在的病害问题、主要影响因素及桥头路基病害治理工程措施,并对多年冻土区路基工程热稳定性变化趋势进行预测。     

青藏铁路多年冻土区长期监测系统的研究与应用

研究目的:青藏高原多年冻土区现存的地质地貌形态是经过漫长的地质历史时期形成的,部分多年冻土区的年平均气温相对较高,冻土厚度较薄,热稳定性较差,冻土的稳定性直接关系到上部工程结构的稳定性和耐久性。研究和掌握多年冻土环境变化对工程结构稳定性影响的途径和方法,可以了解青藏铁路沿线多年冻土区气候变化情况和气候影响下的冻土发展趋势,为青藏铁路制定工程防治措施提供依据。研究结论:(1)通过对近几年的监测数据分析来看,青藏铁路长期监测系统运行良好,监测数据真实可靠,能够作为青藏铁路冻土区工程稳定性评价的依据;(2)利用长期监测系统对多年冻土路基地段进行了多年连续监测,发现了出现较大沉降变形冻土路基的环境特征以及沉降机理、据此拟定出着眼维持路基状态、改善路基系统水热条件、缓解人为上限下降、减缓路基沉降速率的工程补强措施;(3)通过长期监测系统对桥梁、涵洞断面的监测和分析,认为多年冻土区桥涵基础目前整体上是稳定的。     

青藏铁路修筑后次生不良冻土现象的特征及发展趋势

青藏铁路的修建会形成次生不良冻土现象,次生不良冻土现象会对铁路产生诸多危害。研究青藏铁路修筑以后次生不良冻土现象的特征及发展趋势意义重大。对青藏铁路沿线不同类型的次生不良冻土现象进行调查研究,研究青藏铁路修筑以后次生不良冻土现象产生的机理、发育特征及发展趋势。查明对青藏铁路有直接或潜在威胁的次生不良冻土现象18处,其中与路基有关的次生不良冻土现象较少;与桥梁有关的次生不良冻土现象,主要是桥下形成冰椎、冰幔等;与涵洞有关的次生不良冻土现象,主要有涵洞下沉等。研究表明:未来气温升高导致多年冻土上限附近地下冰大量融化,将会产生诸多次生不良冻土病害,影响铁路的正常运营。     

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。     

青藏铁路冻土地温自动检测系统的设计与数据分析

针对影响青藏铁路安全行车的冻土温度特性及其测试问题,对比国内外的冻土研究方法,设计含上位机系统和下位机系统青藏铁路冻土地温自动检测系统。选择高精度热敏电阻为温度传感器,设计与布置测试点的深度和间隔,通过下位机定时的地温数据测试、保存与发送,实现地温数据的采集,并采用上位机的接收数据、处理与分析功能,完成地温参数变化的描述与分析,可为冻土面的铁路工程设计提供数据依据。同时,以青藏铁路某两断面地温检测为示例,将系统应用于地温断面的数据采集与分析中,描述冻土的状态对该段青藏铁路的影响。自动检测系统将为青藏铁路的安全与长期稳定运营提供重要的冻土变化信息。     

青藏铁路多年冻土区路堑边坡病害特征及防治措施分析

青藏铁路格拉段多年冻土区共有路堑边坡78处,长约15.6 km,其稳定性直接关系到线路安全运营。根据现场调查,分析其稳定性状况、病害形式、影响因素及机理,讨论防治措施的合理性。结果表明:先后有15处出现病害,其中4处失稳,病害问题值得重视;病害形式包括坡面冲刷、纵向裂缝、防护结构破坏、滑塌、坡脚鼓胀等;病害位置以边坡上侧为主,而非阳坡侧,堑顶是最薄弱的部位,发育过程表现为周期性和波动性的恶化;地表水和冻结层上水的热侵蚀及活动层冻融作用是病害的主要原因,病害机理包括地表水冲刷、滞水冻胀和冻融循环;经过运营期检验,无防护的坡面容易冲刷变形,封闭式锚喷混凝土面容易滞水冻胀破裂,轻型、柔性的骨架护坡和L型挡墙防护效果较好。     

青藏铁路多年冻土区桥梁墩台变形特征及成因分析

根据对青藏铁路多年冻土区桥梁工程出现的主要变形进行的现场调查和监测数据分析,总结青藏铁路多年冻土区桥梁墩台变形病害现状及特点,揭示病害机理,对桥梁墩台变形机理、发展趋势和变化规律进行分析,提出通过改善地基多年冻土环境、减少地基土冻胀及增加桩基承载力等方式来控制桥梁墩台变形的整治措施,以保证青藏铁路的可持续安全运营。