青藏铁路沱沱河盆地冻土工程补强理论的研究和实践
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘登科 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-23 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张鲁新 |
| 关键词 | 青藏铁路 多年冻土 冻土工程 补强措施 |
| 其他题名 | Study and Practice of Permafrost Engineering Reinforcing Theory in Tuotuo River Basin of Qinghai-Tibet Railway |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 青藏铁路通过的沱沱河盆地和通天河盆地冻土区大部分属于高温不稳定多年冻土区，环境气候特点是年平均气温较高，气温冻结指数远大于融化指数。冻土特征除了年平均地温高以外，含土冰层以上的高含冰量地段较多，冻土区和融区交叉频繁，因而该地区多年冻土热敏感性较高，热扰动的不可逆性较明显，这些特点给本区冻土工程的修筑带来许多的不可预见性。 青藏铁路冻土区工程修建后，工程结构物本身的传热特征改变了多年冻土与大气层的热交换条件，冻土和工程之间的相互作用结果给工程结构物的长期可靠性带来深远的影响；冻土工程的修筑在改变了工程周围水热环境的同时，还衍生出一系列的有害工程现象，有些现象从外观上影响了铁路的行车安全，有些现象则成为潜在的因素影响了工程的长期安全可靠性。因为工程实践条件的局限性，这些变化在过去几十年的冻土研究中并没有得到深刻揭示。 本文作者在参加青藏铁路冻土区工程建设实践中，曾经与科研、设计、施工、建设单位一起，通过冻融季节的工程调查发现上述地区的一些有害工程现象，而后与科研人员和设计人员一起，通过工程调查、工程观测试验、理论计算、工程验证等一系列研究手段，对该地区工程设计补强的理论和工程实践进行了有益的探索，得到具有理论价值和工程应用价值的看法和结论。 基于工程调查、现场解剖和观测研究，认为以下几点可以作为工程设计补强的依据： 1）基于过去对多年冻土腹部地区气候和冻土特征的理论认识，施工初期采取的工程措施有很多地方不能适应气温升高条件下对工程可靠性的要求，在施工建设期间这些表现主要分为三类：①路基变形和开裂现象直接影响工程安全；②次生冻土现象和工程现象间接地影响工程安全；③路基地温场的变化潜在地影响工程的长期安全可靠。 2）路基工程的解剖和钻探勘察结果表明，部分铺设片石层的高路堤地段，由于施工热扰动和片石层气冷作用发挥有限，所发生的超过预留沉降量的变形，主要原因是多年冻土发生融化而致。 3）该地区大量出现的路基纵向裂缝，大部分在多年冻土区和融区交界处一些阴阳坡效应明显的地段发生，而且多是仅采取了填土路堤和骨架护坡工程措施的地段。观测数据表明，由于地温场形态的强烈不对称，造成路基横向变形差异，导致裂缝发生。 4）路基工程的修建，改变了地表水和冻土层上水的径流方向和径流状态，许多地段的路基坡脚和距路基较近的地方出现新的不良冻土现象和积冰积水现象，危害了路基的稳定，加大了对路基的侧向热侵蚀。 5）沱沱河和通天河盆地地区特殊的气候条件和冻土条件使有些单纯的片石气冷路基地段多年冻土上限抬升不明显，季节融化层底部年平均温度较高，不能适应工程长期可靠性的要求。 通过工程实体试验和青藏铁路通车至今的观测结果以及理论计算，认为上述工程现象发生的地段必须进行工程设计补强，补强理论主要有三点： 1）属于高温极不稳定冻土的高路堤地段，采用路基结构不能有效地保护多年冻土，保证工程安全，应该采取“以桥代路”工程措施；路基斜坡上游大量积冰积水地段，地表水热环境复杂地段应该考虑“以桥代路”工程措施。 2）路基纵向裂缝严重地段采取几何尺寸不对称的片石护坡和片石护道结构，必要时阳坡坡脚增加热棒。 3）已经采用了片石气冷路基而效果不明显的地段，应该增加片石护坡和热棒复合工程措施，还要考虑阴阳坡不对称问题。 通过理论计算和典型地段观测验证以及青藏铁路通车一年来线路状态调查，证明以上所提出的该地区出现的有害工程现象的原因分析和采取的工程补强理论是正确的，工程效果是可靠的。 本文研究结论已经在作者参加沱沱河盆地冻土区工程设计和施工中得到广泛应用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 168 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21524]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘登科. 青藏铁路沱沱河盆地冻土工程补强理论的研究和实践[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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