冻土区铁路路基工程概述

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1、冻土区铁路路基工程概述摘要：在多年冻土区修筑铁路，将面临许多技术难题。首先是随气温的年际变化而产生的冻胀和融沉问题;其次是工程建设对多年冻土地基的热干扰;最后是铁路路基周围水热环境的变化以及各种次生不良冻土现象的影响。此外，全球性的气候变化也将改变多年冻土地基的生存条件，进而影响铁路路基的稳定性。关键字：冻土区;铁路路基;工程1引言近40多年来，全球气候出现转暖趋势，在这种气候条件影响下，我国多年冻土也出现了年平均地温升高，季节融化层厚度加大，多年冻土产生了不同程度的衰变和退化。多年冻土的这些变化对铁路路基工程的稳定是极不利的。多年冻

2、土的退化和融化将伴随铁路路基的下沉和破坏，而较厚的季节融化层的冻结又将出现较大的冻胀变形。2影响冻土区铁路路基的潜在因素6铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。路基是一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。路基是一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。2.1几何

3、不对称性修筑于斜坡上的冻土铁路路基，由于地势的限制，路堤两侧边坡及天然地表在几何上表现为强烈的不对称，由此导致路堤两侧受太阳直接辐射的面积和与大气直接接触的面积均存在很大的差异，铁路路基温度场呈强烈的不对称。青藏铁路存在许多这种斜坡路堤，其铁路路基温度场的不对称状态十分典型。根据过去的研究，路堤在上坡侧的冻土人为上限埋深小于路面中轴线上人为上限的埋深，而路堤在下坡侧的冻土人为上限埋深大于路面中轴线上人为上限的埋深。融化季节路堤下冻融分界面为一倾斜的滑动面，融化状态持续的时间较长，这很容易引起路堤滑动或突陷。过去的研究工作表明，在年平均

4、气温低于-4.5℃的冻土区，若忽略气候持续变暖对地表及冻土地温的影响，则计算所得斜坡不对称铁路路基温度场逐年变化很小，但当气候变暖时这种变化将加大，需要通过增加地基冷储量的方式(如使用遮阳棚路基结构，片石气冷路基结构和热棒路基结构等，并调整其结构设计参数来抵御和防治.2.2温度场6铁路路基南坡与北坡或东坡与西坡接收太阳辐射和传热的差异导致路堤两侧融化深度也存在一定的差异，铁路路基温度场表现为明显的不对称。事实上，任意走向的冻土铁路路基两侧表面温度均存在一定的差异，只是差异的大小不同而己，严格意义上的对称铁路路基是不存在的，对青藏铁路已

5、经先期施工的试验段路基地温场的观测资料说明了这种不对称温度场的存在。当铁路路基温度场呈强烈的不对称时，冬季由于未冻水的不等量迁移作用，路基阴阳坡两侧的含水量和冻结深度都将产生差异，使铁路路基产生明显的不均匀冻胀，而暖季融化开始时，冻土路基中将形成倾斜的冻融滑动面，在填土荷载作用下(运营过程中还将受到列车的振动荷载作用)下，融化后含水量较大甚至处于饱和状态的粘性土易沿冻结面挤出，造成铁路路基阳坡侧路肩及边坡开裂、下滑，影响铁路路基的稳定性。为此，工程结构应该以增加土层冷储量、提高冻土上限，减少发生沉降土层厚度，减少坡向因素造成的横向变形

6、不均匀(主要由不对称温度场造成)，加强融化深度较深的坡脚处的保护性措施为主要方向。片石气冷路基、片石护坡路基、通风管路基、热棒路基都是这类工程结构。除了上述作用，他们还能够不同程度地减小土层温度较差、降低土层温度、减少水分迁移，从而减少寒冻裂缝的发生。6冻土区铁路路基工程状态变化是一个综合的热学和力学过程，冻土区工程施工和运营的不同阶段，铁路路基和多年冻土之间的热交换特征和热平衡结果都有各自不同的特点，这些特点影响着铁路路基工程状态的发生发展过程并影响其最终结果。铁路路基工程状态发展的主要因素:首先是由铁路路基结构形式(主动降温或被动

7、保温)和多年冻土年平均地温主导的冷生过程及其冷生结果(铁路路基冻融交界面形态和多年冻土上限形态);其次是拉动裂缝发展的铁路路基周围水热环境。3冻土铁路路基破坏原理区域气候特点影响下的浅层土体地温和较差，填土性质和含水量;对典型地段所作的填土力学性质试验和对比铁路路基工程状态变化说明，无论是由于铁路路基横向融沉变形不均匀造成的错位剪切力，还是因为寒冻风化产生的张拉力，都通过填土施加，因此填土的性质尤其是抗剪、抗张拉力学强度性质成为一定条件下的决定性因素。气温升高将对上述病害产生起到催化、加剧的作用。年平均气温反映了各地区地表辐射、热量平

8、衡和大气环流的特点，是影响土体温度的主要因素，当前在温室气体的影响下全球气温正在升高已是不争的事实。据IPCC估计，21世纪全球平均气温将增加约2.5℃，可能的变化范围为1.4-5.8℃。6冻土铁路路基稳定状态的破坏与冻