青藏铁路多年冻土路基热稳定性及影响参数研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张钊 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-01-18 |
| 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 | 程国栋 |
| 关键词 | 冻土路基 多年冻土 热稳定性 路基病害 地温 |
| 其他题名 | Study on Thermal Stability of Embankment and Influcing Parameters in Permafrost Regions along the Qinghai-Tibet Railway |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 青藏铁路沿线冻土路基的稳定性受到气候条件、冻土性质和路基工程型式等诸多因素的影响，另外加之全球气候变暖和人类工程活动的作用使铁路路基的稳定性问题变得更为复杂。本文以青藏铁路为依托，采用现场监测、调查、回归分析和数值模拟等研究手段，对冻土路基的特点、病害类型和机理、不同类型工程措施保护冻土路基的效果以及影响冻土路基稳定性的参数进行了研究，并对普通路基和块石护坡路基稳定性进行了预测分析。 （1）通过现场调查和实测数据分析，对冻土路基的特点，病害类型和机理以及不同类型工程措施保护冻土路基的效果进行了分析。结果表明：冻土路基上部季节性冻融层极易受天然因素或人为活动的影响而融化，冻土路基沿道路形成线性高温地带，路基变形呈不均匀性和周期性变化，且冻土路基病害具有积累性和持久性的特点。青藏铁路沿线路基在修筑的不同阶段，病害的具体表现不同，冻土路基病害主要是路基变形，到达路基稳定阶段后，路基变形趋于稳定。冻土路基地温场在横向上的不对称性和融化夹层的形成是导致路基变形的主要因素。采取了保护冻土措施的路基病害比没有采取这些措施的对比断面要少。 （2）基于现有的各种土体参数和试验资料，通过最小二乘法，进行了多元回归分析，建立了热物理参数与含水量和干密度的相关关系模型。 （3）基于青藏铁路沿线的气温和地表温度资料，对青藏铁路沿线的气温和地表温度变化特征进行了研究。青藏铁路沿线气温和地表温度均沿那曲-安多-沱沱河-五道梁方向呈现降低的趋势，青藏铁路沿线冻土区的年平均气温总趋势是向着上升的方向发展的。风火山地区气温平均年增温率为0.032℃/a，五道梁为0.019℃/a，沱沱河为0.008℃/a，安多年增温率最小，为0.005℃。地表温度与气温的变化规律相同，都呈正弦曲线波动，但地表温度的波动略滞后于气温且地表温度值高于气温，地表平均温度较气温平均值高3.65~4.35℃左右。多年冻土区地温的分布和变化受到气候条件、冻土性质、路基工程型式等因素的综合作用，在分析青藏铁路沿线气温和地表温度资料的基础上，建立了青藏铁路沿线不同地区气温和地表温度的相关关系模型。 （4）基于青藏铁路沿线典型冻土段地温观测数据，对冻土路基地温变化特征进行了研究。青藏铁路地温随时间的变化规律与气温变化一致，呈正弦函数波动，且在路基本体内地温变化幅度较大，在天然地表下随深度的增加地温变化速率逐渐降低。同一深度处阴阳坡路肩和中心孔三者温度的差值在暖季小，寒季大，且随深度的增加三者之间的差值越来越小。路基地温场在横向上存在不对称性。 （5）基于青藏铁路沿线不同冻土区地温场的实测资料，给出了清水河、楚玛尔河、乌丽盆地、北麓河以及沱沱河不同工程措施冻土路基的地温梯度和典型断面地温曲线拟合参数。 （6）考虑气候转暖和地气温差的影响，在年平均地温增加0.08℃的情况下，高温冻土区天然地表以下多年冻土温度在20年内变化不大，冻土上限被抬高，20年之后，温度开始升高，普通路基和天然地表冻土上限迅速下降，30年后，普通路基下冻土全部处于融化状态，路基破坏。块石护坡路基到第50年，深部冻土全部融化，路基破坏。对比普通路基，块石护坡可以延长路基使用寿命。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 114 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21531]  |
| 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 | 张钊. 青藏铁路多年冻土路基热稳定性及影响参数研究[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. 2009. |
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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