高含冰量冻土路堑施工技术

介绍了青藏北麓河试验段高含冰量冻土路堑施工的工艺流程、施工工艺、路堑开挖、换填、保温材料铺设、热棒施工及施工应注意事项.     

柴木铁路高含冰量冻土处理

本文在研究高含冰量冻土处理所面临诸多问题的同时，对柴木铁路高温区高含冰量冻土地基处理技术进行了研究，在保证路基稳定的同时，因地制宜，提出了可靠、可行的设计技术，选择了既安全又经济的工程措施，确保了路基稳定．设计中参考了高纬度区铁路的经验与教训，加强了冻土保护措施，提出适合本线特点的设计方案和处理措施。     

青藏铁路昆仑山口高含冰量冻土路堑换填保温施工技术

在某些特定条件下,高含冰量冻土路堑暖季施工难以避免,从而使得施工风险、施工技术与施工组织的难度均大为增加.本文通过青藏铁路一典型工程实例,介绍在暖季进行高含冰量冻土路堑换填保温施工应遵循的基本原则,以及所采用的施工方案与主要工艺措施,并提出其施工技术的核心是突出一个"快"字.     

地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12～15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。     

车载下冻土路基稳定性的有限元计算分析

根据车载下冻土路基受力特征,应用虚拟裂纹的概念,并考虑了冻土特有的冰体胶结力作用,提出了路基稳定性的二维模型。应用断裂力学理论,对车载下路基简化模型进行理论推导,建立了在车载及胶结力作用下的路基破坏过程的计算公式,可以计算路基破坏的特征参数,为路基稳定性设计提供参考和依据。在计算方法上采用了半解析有限元法,即计算车载引起的破坏用有限元法,计算胶结力引起的破坏用解析法,然后将二者结合起来计算整个破坏过程。给出了数值算例,计算了不同土质的破坏过程及特征值,与理论预测值相符,说明了方法的有效性。     

青藏铁路高含冰量冻土地段路基设计

针对青藏铁路多年冻土分布特征及路基工程的特殊性问题,详细论述了高含冰量冻土地段路基设计原则,各种不同综合地质条件下采取的工程结构、处理措施。实践证明,青藏铁路多年冻土地区路基工程沉降变形稳定可控,多年冻土路基片石气冷、碎石护坡、热管、排水、以桥代路等多年冻土路基工程成套工程技术措施安全可靠。     

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。     

高温冻土区地温及路基变形特征研究

本文分析了青藏铁路沿线高气温和高地温典型地段在三个阶段的地温和路基变形特征。第一阶段(工程热扰动阶段),热扰动影响显著且出现了较大的热融变形;第二阶段(热扰动弱化阶段),多年冻土经过1～2个冻融循环以后,路基结构的散热降温效果开始显现,多年冻土上限开始稳定上升;第三阶段(新的热力平衡形成阶段),多年冻土上限普遍抬升,冻土得到有效保护,浅层土体含水量和密实度成为主要影响因素。     

季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律研究

对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。     

青藏铁路冻土路基热棒应用效果试验研究

通过青藏铁路沿线典型冻土路段热棒试验路基和对比路基的地温及变形现场监测,研究热棒对多年冻土路基的保护效果。通过对埋置在正线试验路基左侧不同规格热棒周围地温的监测,研究热棒构造对路基降温效果的影响。试验结果表明,热棒显著抬升路基下部多年冻土的天然上限,其最大平均抬升值达1.66 m;斜插方式埋置热棒能使最大融化深度曲线更快地趋于平缓,达到对路基下部多年冻土的整体保护;热棒路基的累计变形远小于未设置热棒的对比路基;热棒的产冷功率越大,其降温效果越好,降温范围也越大。     

冻土试验方法浅析

冻土是温度低于0℃且含有冰的土岩。而多年冻土在两年或两年以上都处于冻结状态,只有表层几米的土层处于夏融冬冻的状态。在多年冻土地区的主要工程地质问题有融沉、冻胀等不良地质现象。以东北大兴安岭地区的冻土试验工作为例,分别对冻土的总含水量试验、密度试验、融沉压缩试验几项作了细致的总结分析,特别是融沉压缩试验从开土制件、试验过程、重塑冻土试验结果分析及试验中所应注意的事项一一作了详细介绍,并对冻土在取样及试验室保管过程中怎样才能保证冻土的天然状态不受破坏,提出了自己的一些看法。     

多年冻土区路基热管合理倾斜角度的数值分析

热管路基是青藏铁路最为广泛使用的主动保护多年冻土的措施之一。针对应用于青藏铁路多年冻土工程中的热管类型,考虑路基土体中水的相变问题,建立热管—土体—大气系统的物理和数学模型,采用Carlekin方法求解,推导出考虑全球气温升高的冻土中热管热流密度随时间的变化规律。采用有限单元数值分析方法,利用青藏铁路清水河的气象和地质资料,在热管倾斜角度分别为0,°10,°20,°30,°45,°60°时,研究热管对多年冻土路基的冷却效果及提高路基整体稳定性的作用。研究表明,热管在坡脚埋设的倾斜角度为25°~30°时,对于路基中心、路肩及坡脚下多年冻土上限的抬升效果最佳,有利于保证路基的长期稳定性。     

土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性的试验分析

利用离心试验和数值模拟方法研究土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性效果并给出设计参数。对不同加筋方案(竖直间距0.5、1 m)与不加筋的膨胀土路堤边坡位移的分析结果表明:(1)中心填高为10.9 m、坡率为1∶1.5的素膨胀土路堤边坡在自然状态下不稳定;(2)对于整体稳定性好,仅存在浅层破坏的膨胀土路堤,铺设长度为4 m,间距为0.6~0.8 m的土工格栅可保证路堤稳定性;(3)对于存在整体稳定性问题的路堤边坡,需加长土工格栅长度或采用通长配筋方法提高路堤边坡稳定性。土工格栅对膨胀土路堤边坡的稳定性提高有显著作用,是有效的措施。     

桩网支承路基力学性能数值分析

运用ABAQUS有限元软件建立桩网支承路基三维模型,分析桩间距、桩帽尺寸、软土层模量、下卧层模量和格栅模量等关键参数对桩网支承路基沉降、桩土应力、垫层上方应力、加筋网垫承担的应力、桩土荷载和格栅拉力等的影响。结果表明,桩土差异沉降受软土层模量影响最大,路基存在明显的应力集中即"土拱"效应,加筋网垫承担的竖向应力随下卧层模量、软土层模量和置换率的增大而减小,随格栅模量的增大而增大,两桩帽间格栅竖向变形近似呈悬索形状,上层格栅受到的拉力约为下层的0.4倍。     

软土地层地铁车站浅埋冻结暗挖法施工方案分析

上海轨道交通18号线江浦路站是典型的软土地层车站,其周边环境复杂、地层条件差、施工难度大、风险高。提出了明挖顺作法、管幕+冻结暗挖、冻结暗挖等3种施工方案。通过技术、经济、环境等方面的比选,确定冻结暗挖法为最优方案。冻结暗挖法具有施工造价低、工期短、不占用道路等优点,但由于冻结体量大,地层冻胀量较大,会对地表环境产生较大影响。因此,参考类似的冻结工程设计,并结合数值分析,提出采用全方位高压喷射方法,可有效控制地层冻胀量。     

江珠高速公路深厚软土固结历史特性分析

研究目的:在软土路堤设计中,沉降计算和稳定性验算均宜考虑软土的固结历史。本文以江珠高速公路珠海段试验路堤为例,在对室内土工试验、十字板剪切试验资料整理与分析的基础上,通过研究得出该区深厚软基的固结历史特性。研究结论:研究区6～12m以上软土层为超固结状态,超固结比OCR=1.10～1.89,但所得OCR值离散性较大。区内软土深度6～12m以下为欠固结状态,超固结比OCR=0.45～0.94,计算结果比较可靠。在研究深度范围内,OCR值沿深度变化呈减小趋势。研究表明,采用十字板剪切试验判别软土固结历史能避免取样及室内土工试验对土样的扰动,结果能反映土体实际固结状态。     

高速铁路软土复合地基路基的位移数值计算分析

在模拟列车移动荷载的基础上，利用程序对复合地基路基的位移进行了静力和动力位移分析，研究了位移场的一些基本规律。结果表明，CFG桩对地基路基的沉降减小起了显著作用，为高速铁路的设计和施工提供了参考依据。     

季节性冻土地区路基冻结深度试验研究

在季节性冻土地区修建无砟轨道铁路,路基冻胀变形控制是突出技术难题。通过对填筑粗颗粒填料的路基、天然地基与保温路基的温度及变形测试,确定不同土质冻结指数与冻结深度的关系,证明设置保温层可以降低冻结深度,是路基冻胀变形控制的一种有效措施。     

青藏铁路多年冻土区普通路基地温监测及其预测分析

青藏铁路多年冻土区局部地段以普通路基形式通过,其稳定性与铁路的正常运营密切相关。2002～2003年在北麓河布置了普通路基试验段,用于监测路基的温度状态。基于监测资料,分析路基边坡温度变化过程、路基及下部土体温度场分布以及进入多年冻土的热流量。结果表明,阳坡面年平均温度比阴坡面高2.9℃,阴坡面温度年较差比阳坡面大2.2℃。受地表温度边界条件控制,路基阳坡下土体融化深度明显大于阴坡,且路基下部土体处于升温状态。路基下部土体不同部位主要表现为吸热强度逐年略有减小的吸热状态。模拟计算50年气温升高1℃条件下路基温度场,结果表明50年后路基冻土上限下降明显,并且冻土温度主要介于0～-0.5℃之间。     

膨胀土铁路路堤工程病害与防治措施

膨胀土分布广泛,若防治措施不当,极易造成路基工程病害,对路基危害极大。结合工程实例,从膨胀土路堤可能出现的各类病害(基床翻浆冒泥、边坡坍塌、路桥路涵过渡段下沉)入手,根据膨胀土的工程特性及病害产生的原因,介绍采取的防治措施及处理方法。