青藏铁路安多段深季节冻土特性及工程措施
青藏铁路关于冻土问题综述
青藏铁路关于冻土问题综述关于青藏铁路冻土问题综述摘要：冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。
一般可分为短时冻土（数小时、数日以至半月、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层）。
冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。
因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。
正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。
随着气候变暖，冻土在不断退化。
本文主要概述在修筑青藏铁路过程中的冻土问题和解决方法。
引言:青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原冻土铁路，建设中的青藏铁路格拉段全长1142km，新建1110km，穿越连续多年冻土地区约550km，岛状冻土区82km，全部在海拔4000m以上。
受多年冻土的工程特性决定，青藏铁路建设面临的核心技术难题之一在于如何在高温、高含冰量多年冻土地基上修筑稳定的线路。
一、青藏铁路沿线的冻土特征青藏高原冻土区是北半球中、低纬度地带海拔最高、分布面积最广、厚度最大的冻土区，北起昆仑山，南至喜马拉雅山，西抵国界，东达横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部，冻土面积为141万平方公里，我国领土面积的14.6%。
青藏高原的腹部分布着大片多年冻土、周边为岛状多年冻土及季节冻土。
青藏高原多年冻土的生存、发育和分布主要受到地势海拔的控制，导致青藏高原冻土发育的差异性，因而它不单一地服从纬度地带性的一般规律，而且随着地势向四周地区倾斜形成闭合的环状。
马辉等人将青藏铁路沿线的冻土根据地形地貌及工程地质特点，自南向北划分为15个单元[1]：(1) 西大滩断陷谷地,冻土类型为少冰冻土及多冰冻土,融沉系数小,属于弱融沉性。
(2) 昆仑山中高山区 ,冻土分布为整体状,厚度60 ~ 120m,年平均地温为- 2.0 ~- 4.0℃ ,天然上限1.5~ 2.5m。
高含冰量地段占冻土段长的62.4% ,无厚层地下冰存在,大部地区也无层状冰。
青藏公路及铁路对沿线冻土环境的影响及工程防治措施
２０１０年第６期 （总第１９６期） 黑龙江交通科技
ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．６，２０１０
（Ｓｕｍ Ｎｏ．１９６）
青藏公路及铁路对沿线冻土环境的影响及工程防治措施 缪志辉 （河北省易县交通局）
摘要：在结合青藏公路设计及维修养护方面的经验教训的基础上，对青藏公路、铁路引起的冻土环境问题 并由此可能引发的路基病害进行简要分析，指出冻土环境保护总的原则为冷却地基冻土、增加地基土冷储 量、减少热量输入。提出青藏公路、铁路在设计、施工及运营管理方面相应的工程防治措施。 关键词：青藏公路；青藏铁路；冻土环境；工程措施 中图分类号：Ｕ４１６．１ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０６—００４８—０１
１引 言 青藏公路、铁路是西藏连接内地的大动脉，其中格尔木 至拉萨段位于自然环境恶劣、地质条件复杂的青藏高原腹 地，平均海拔在４ ０００ ｍ以上，穿越大片连续多年冻土、岛状 多年冻土区。沿线自然环境恶劣，地质条件复杂，工程技术 难度大，环境保护要求高。 由于青藏公路建设之初对多年冻土区的特殊地理条件、 地质条件、气候等重视不够，致使各种病害较为严重。在结 合青藏公路设计、施工及维修养护方面的经验教训的基础 上，本文对青藏公路、铁路对沿线冻土环境的影响进行简要 分析，指出在设计、施工及运营管理方面相应的工程防治措 施。 ２青藏公路、铁路对沿线冻土环境的影响 （１）高含冰量、平坦的冻土地段，地表状态的改变可能 影响到下垫面特性，造成地表温度升高，冻土上限附近地下 冰融化，产生热融沉陷，水分的下渗导致季节融化深度加大， 冻土稳定性发生变化以及地表植被的退化和沙化。 （２）高含冰量、坡度较陡的冻土地段，地表及植被的破 坏将可能产生强烈的热融作用，如热融滑塌和融冻泥流。 （３）地表和地下径流条件的改变将可能产生冰锥与冻 胀丘。 ３冻土环境保护措施 青藏公路、铁路冻土环境保护总的原则都是冷却地基冻 土、增加地基土冷储量、减少热量输入。青藏公路采取了以 下工程处理措施。 （１）提高路基填土高度增大热阻，可使冻土上限不致下 降，达到保护冻土的目的。或在路基上设置聚苯乙烯泡沫隔 热层。 （２）修筑浅色路面，减少路面吸热。浅色路面对太阳辐 射有较好的反射作用，但青藏公路环境温差大，水泥混凝土 路面比沥青路面适应变形的能力差，一旦破坏，修复困难。 （３）加强排水。包括排除路基附近的地表积水、排除地 表径流、提前引导分流路基上沿泉水、在水文地质不良地段， 应加高路基高度，同时在路基上部１ ｍ用粗粒料作填料，以 加强路基水稳性。 （４）加强冻土路基的侧向保护。如在路基坡脚设置护 道。 ４设计过程对冻土环境问题的工程结构和措施的调控 （１）根据不同的冻土类型和地温分区采用了保护冻土、 控制融化速率和允许融化三种原则。对于不良冻土现象发 育地段，线路尽量绕避；在年平均地温较低的稳定型多年冻 土区采取保持地基土冻结状态；在年平均地温较高、路基沉 降量可以得到有效控制地段，采用施工及运营期间允许融 化；在极不稳定冻土地段，采用铺设保温层、通风路基、清除 富冰冻土、以桥代路等综合技术措施；在不融沉或弱融沉的 少冰、多冰冻土地区则采取不考虑建筑物热力影响的常规设 计方法。 （２）保护冻土环境的重点是路基的设计。在青藏铁路 的设计中，创造性的采用积极主动的保护冻土措施，用“冷 收稿日期：２０１０—０３—２１ ・４８・ 却地基”的办法减少传人地基的热量。具体方法有：①适当 提高路基填土高度，作为天然保温层。这种方法价廉，可普 遍采用，是保护冻土最有效、最经济的方法。②在路基中埋 设５～１０ ｃｍ厚的工业保温层（ＰＵ，ＥＰＳ等）。③埋设通风 管，就是在路堤中埋设直径３０ Ｃｍ左右的金属或混凝【土横向 通风管，可有效降低路基温度，起到通风保温和保护冻土的 作用。④采用抛石路基，即用碎块石填筑路基，利用填石路 基的通风透气性，隔阻热空气下移，同时吸人冷量，起到保护 冻土的作用。⑤在高含冰量低路堤和路堑等易产生病害地 段，还采用了热棒结合保温材料的处理措施。⑥在少数极不 稳定冻土地段修建低架旱桥，工程效果有保证，但造价高。 ⑦建立完善的排水设施，防止地下冰融化导致的路基下沉。 （３）合理设置取土、弃土场地，减少对高含冰量冻土的 热扰动和植被的破坏。 ５施工过程中对影响冻土环境的工程行为的约束 （１）场地布置选择在融区或少冰冻土、多冰冻土，地表 植被较少的地段，并充分利用青藏公路工程现有的生活营地 和废弃的施工营地。 （２）合理规划施工便道，尽可能减少施工便道的数量， 运输便道设置在土质干燥和植被稀疏的地方；运输便道的填 筑高度满足冻土路堤设计的最小路堤填土高度要求；固定行 车路线和便道宽度，限制人为活动范围，尽量少扰动地表，少 破坏地表植被。 （３）严禁随意铲除植被，并保护和利用植被，这不仅对 保护冻土环境有利，还对路基本身稳定有利。 （４）根据各类工程项目的自身特点，选择正确的施工季 节（如高路堤的分阶段填筑等）和合理的利于保护冻土环境 的施工方法（如暖季施工的隔热措施、快速施工等）。 ６结语 冻土环境是寒区生态环境的重要组成部分，人类活动和 气候变化会对冻土环境产生很大的影响，特别是在寒区修建 工程构筑物，可能会对冻土环境产生一定的反效应。因此， 在青藏铁路工程建设、施工及运营中的冻土环境保护问题 上，应吸取以往工程（如青藏公路）的经验教训，并今后长期 运营过程中深入研究对冻土环境和工程建筑物互相影响导 致的环境效应问题，，以保证青藏公路及铁路长期、安全、高 效运营。
青藏铁路安多段高温极不稳定冻土斜坡路基稳定性分析的开题报告
青藏铁路安多段高温极不稳定冻土斜坡路基稳定性分析的开题报告一、选题背景青藏高原地处高寒和半干旱区域，受冻融交替、降雪和风蚀等自然因素的影响很大，地表冻土广泛分布。
青藏铁路是中国部分高原地区的重要铁路干线，自建成以来一直受到冻融环境的严重挑战。
在铁路铺设过程中，由于该地区气温日较差大、降水少、年均气温低等特点，铁路建造中所使用的材料对冻融性要求极高。
近年来，随着气候变化和环境污染的影响，青藏高原地区的冻土发生了较大变化，导致铁路线路受到较大的影响，进一步造成了许多严重的安全事故和运营障碍。
二、研究目的本研究旨在探究青藏铁路安多段高温极不稳定冻土斜坡路基的稳定性问题，针对不同斜坡、地质和气候条件，分析冻土的本质特点和变化规律，并通过数值模拟方法对路基稳定性进行仿真分析，为铁路设计提供参考依据。
三、研究内容1. 青藏高原地区冻土的形成机理和分布特点分析；2. 音速测晶仪测试和冻融循环试验分析冻土的物理力学性质；3. 基于有限元模型（FEM）和等效弹性模量（EEM）的数值模拟方法，对安多段高温极不稳定冻土斜坡路基的稳定性进行仿真分析；4. 通过现场观测数据和模拟结果分析路基的温度分布、荷载分布、位移变形以及预测其稳定性。
四、研究方法本研究主要采用实验分析和数值模拟相结合的方法，通过有限元模型进行数值仿真分析，对路基稳定性进行评估。
同时，结合古气候和现代环境变化研究方法，对过去和目前冻土的变迁进行分析比较，为研究青藏高原地区冻土形成和变化机理提供支持。
五、研究意义本研究的结果对于青藏铁路在高海拔和特殊气候条件下的稳定和安全运行具有重要意义。
通过分析引起冻土变化的主要因素和影响因素，研究出相应的应对措施和技术手段，为青藏铁路的建设、改建和维护提供了有效的参考依据，也为其他高海拔铁路建设提供了借鉴和参考。
四大措施破解青藏铁路千年冻土
四大措施破解青藏铁路千年冻土作者：刘长奇来源：《地理教育》2011年第11期青藏铁路的修建，创造了世界铁路建设的多项奇迹，其中一个就是解决了铁路穿越千年冻土区的问题。
青藏铁路东起青海格尔木，西至西藏拉萨，全长1200千米，其中有600千米属于高海拔寒冷区冻土地质。
高原寒冷区冻土层地基的稳定性是铁路面临的最大难题。
所以说青藏铁路修建的成败决定于路基，而路基最大的问题就是多年冻土。
夏天气温上升，冻土层融化，上面的路就会塌陷；而冬天温度降低，冻土膨胀，就会把建在上面的路基和钢轨顶起来，一降一升，火车极易脱轨。
针对以上问题，我国的铁路建设者主要采用以下四个措施来解决冻土问题。
热棒：天然制冷讥进入两大滩冻土区，铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2m的铁棒(如图1)，即热棒。
铁棒间相隔2m，一直向前延伸。
热棒在路基下还埋有5m，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。
热棒的工作原理是：当路基温度上升时，液态氨受热发生汽化，上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态氨，又沉入了棒底。
这样，热棒就相当于一个天然制冷机。
抛后路基：廉价土窑调在青藏铁路路基内部，还有一种廉价而有效的土空调正悄无声息地运转着。
在土层路基中间，填筑了一定厚度的碎石(如图2)。
当夏季来临时，青藏高原气温升高，抛石路基表面的温度上升，空气密度降低，而路基冻土中的温度较低，空气密度较大，这样热空气与冷空气就不易对流，无形中形成了外界与冻土的隔热层；当冬天来临时，冻土路基的外界温度较低，空气密度较大，而路基冻土层温度较高，空气密度较低，将自然上移，与外界进行热量交换，无形中形成了冷热对流，使路基冻土层温度降低，保护了冻土的完好性。
遮阳板：隔热外农青藏高原地处中低纬度的高海拔地区，太阳辐射十分强烈是该地区的一个重要特征。
遮阳板路基是在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材，可消除太阳对路堤坡面的有效辐射加热作用(如图3)，达到稳定路基温度的目的。
青藏铁路建设中的冻土工程问题及其应对措施
ｌ２ 昆仑 山中高山区 （ Ｋ ７ ７０ Ｋ ０５ ０ １ Ｄ ９３＋ ０ Ｄ １０ ＋５Ｏ 本段含 昆仑 山北坡 乱石沟峡谷区 、 昆仑山垭 口、 昆仑 山垭 口 盆地及不冻 泉河谷地 带。地 形起伏较大 ， 被稀少 ． 植 海拔 ４０ ５０
上。受 多年冻 土的工程 特性决 定 ， 青藏铁路 建设 面临 的核心技 术难题之 一在 于如何在 高温 、 高含 冰量 多年冻 土地基上 修筑稳
带， 含粒状 冰和薄层冰。 该 区年平均气温 为 一２０—５０Ｃ， ． ．￣ 冻土分布 以整体 状 、 岛状
布， 可见冰 占 １ —１％ ； ０ ５ 清水河 两岸地 形呈 丘状或 垄岗状 ， 植被
稀疏 。在楚玛尔河 和清 水河所经地区都是含盐量较大 的第三 系
湖相沉积物 。 本段年平 均气 温为 一３ ５一一６ ５Ｃ， 端最 低气 温 可达 一 ． ．￣ 极
抵国界 ， 东达横 断山脉西部 、 巴颜 喀拉 山和阿尼马卿 山东南部 ， 冻土面积为 １１ ４ 万 ， 占我 国领 土面积 的 １ ．％。青 藏高原的 ４６ 腹部分布着大 片多年 冻 土、 边 为 岛状 多年 冻 土及 季节 冻土 。 周 青藏高原多年冻土 的生存 、 育和分 布主要 受到地 势海拔 的控 发 制， 制约着 青藏 高原冻土发育的差异性 ， 因而它不单一 地服从纬 度地带性的一般规律 ， 而且 随着地势 向 四周地 区倾 斜形成 闭合
青藏铁路 建设 中的冻 土工程 问题及其应对措施
马 辉
（ 青藏铁路 建设 总指挥部拉 萨指挥部 ， 西藏 刘建坤 张 弥 （ 北京 交通 大学土木建 筑工程 学院 ， 北京 １ ０４ ０ ４） ０ 郭 大华 （ 中交公路 规 划设计 院 ， 北京 １０ １） ０００
青藏铁路施工要点
一、青藏铁路通过冻土地区采取了哪些具体措施？永久冻土冬天坚硬无比，夏天则异常松软，永久冻土有时厚度超过1500米，但夏天表面会发生融化和沉降，修建的铁路会发生变形。
筑路技术难题的指导思想是：以冷却地基土体为主，尽量减少传入地基土体的热量，保证多年冻土的热稳定性。
第一道防线就是修建高高的路基，夏天隔热的作用比较明显，路基中有特别设计的隔离板。
路基的下面部分是空气在路基和冻土之间的循环，采用片石路基。
片石之间有空隙，空隙之间联通之后，夏天时，热空气上升，就像一个连通器一样，冷空气停留在片石之间的缝隙里，保持地面的低温。
虽然片石路基科技含量低，但是作用明显。
根据当地居民的修建房屋的智慧，在房屋下面铺设管道的做法，采用混凝土全梁管道通风基础，在路基上安放通风管。
路基两侧有导热棒，热棒里装有液态氨，热棒底部的液态氨蒸发上升，当氨气上升通过散热片时，热量得到释放，流回热棒底部。
氨气温度下降，凝结。
在极不稳定的冻土上采用以桥代路的方式，在永久冻土区浇铸混凝土桩基，在保证低温的情况下钻孔，采用干钻法，采用耐久耐腐蚀混凝土，迅速灌入混凝土，二、青藏铁路施工和运营如何解决高原缺氧问题？在施工时，建设完备的医疗保障队伍，有超过两千多名专业医疗人员夜以继日奋战在工程一线。
工人在施工中要背负氧气瓶。
把输氧管道通到隧道里面。
把医院搬到工地，沿线建立医疗站点，并且建立高压氧舱。
在运营过程中，每趟火车上都有随车医护人员。
火车车厢进行特别定制，将输氧管道系统安放在火车墙体里，空调系统将富氧空气输送到车厢内。
为了防止氧气从车厢流失，车窗要用双层，并且涂上防紫外线材料，车门加内外双层橡胶密封条，保证密闭性。
三、青藏铁路如何解决动物迁徙尽可能不受影响？绕行珍惜鸟类的繁衍栖息地。
为了保护藏羚羊的迁徙路线，修建了特别的通道的桥梁。
青藏铁路冻土工程技术
青藏铁路冻土工程技术摘要论世界上最大、最高的高原，当然是青藏高原。
它有着独一无二的地理位置和复杂的自然、地质条件，青藏高原被人们称为“世界屋脊”。
青藏铁路的格拉段穿过永冻土地区约547km，岛上的另一部分，深季节冻土区土壤和冻土沼泽湿地和湿地坡，穿过线海拔高度超过4000m，面积大约为960km，在唐古拉山地区，最高海拔5072m，为世界的轨道。
格尔木到拉萨，青藏铁路部分的总长度约100km，毫无疑问，冻土是青藏高原冻土解决最大的问题之一。
关键词多年冻土；工程技术；青藏铁路1冻土问题冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。
冻土，是指温度在0℃以下，并含含有丰富的地下冰和各种岩土和土壤。
冻土面临着两个大工程问题：冻胀和融沉。
冻土在冻结的状态下体积膨胀，到了夏季，冻土融化体积缩小。
冻土的冻结和融化交替出现，就会造成路基不稳定，影响正常通车。
而冻土又有着很强的流变性，它的长期强度远低于瞬时强度。
这些特性造成了当冻土区开始工程并建造建筑筑物时，路基、桥涵、隧道等都会受到这两大工程问题的困扰。
2多年冻土路基工程的主要技术措施2.1 通风管路基工程通风路基防止热融的原理是利用的通风而产生的对流作用，将填土产生的热量或外界引发的各种热量尽快散失，以便降低对基底的热干扰，防止基底因热融而下沉。
青藏铁路多年冻土区路基用UPVC管和钢筋混凝土管通风管道，由于通风管道的温度调节，减少左右两侧的不均匀沉降的路基土体，消除了因为路基土体的不均匀沉降引起的张力裂缝；而且，UPVC通风管和钢筋混凝土排气管具有一定的拉伸强度和剪切强度同加筋路堤一样都在路基土体上发挥了作用，使水路基水体起到了水平钢筋、消除沿软弱面所产生的裂缝。
在青藏高原北麓河试验站的通风路堤试验表明，通风管可以有效地降低路堤填土的温度。
经试验观测后，自动温控风门安装后，降温效率有所提高。
2.2 使用热棒青藏铁路沿线的冻土路基旁有一些直径约为十五厘米，高两米左右的铁棒，它被成为天然制冷机。
青藏铁路多年冻土区桥涵常见病害及防治措施
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