开题石太客专路基冻害原因分析与整治措施研究

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1、攻读硕士学位研究生选题报告及论文工作计划研究生学号_论文题目石太客专路基冻害原因分析与整治措施研究专业_交通运输工程研究方向轨道交通综合技术与交通信息化指导教师职称_教授入学日期2010.9一题目石太客专路基冻害原因分析与整治措施研究二研究背景石（家庄）太（原）客运专线于2005年6月11日开始动工，2009年1月1日正式建成通车，正线线路全长189.93公里，其中河北省境内59.97公里,山西省境内129.95公里,区间新建井陉北、阳泉北及东陵井3个车站。全线采用双线、全封闭、全立交设计，目标吋速为250公里，目前商业运行

2、的最高平均速度（2010年）约205公里/小时，除隧道内采川无砟轨道结构外，其他线段采用奋砟结构。作为连接河北与山两的重要客运通道，实现了石家庄至太原之M的1小时到达，对于促进两地间的交流起到了重大作用。但自2009年建成通车以来，连续两年都观测到了非常严重的冻害现象，共有100多处不同程度的冻胀现象，最严重的有45mm,主要集中在RI泉段的15公里范闱pj，此地海拔较高冬季最低温度可达零下30°左右，这样严重的冻胀直接威胁到列车的行驶安全以及客运专线的舒适、快捷的优势，对此石家庄工务段根裾各处冻胀情况的不M分别采取了更换钢

3、轨轨底橡胶垫片以及路基放坡的措施以保证轨道结构平顺的要求，并且在春融时又需要反向作业，再次进行更换轨底胶蝌以及路基坡度调整等工作，尽管花费了人景的人力物力进行轨道线形的调整，仍无法及时有效地控制冻胀的发生，以致在冬季冻胀吋间段内，列车需要限速200km/h行驶，向2010年起石家庄工务段开始采用盐渍化和注浆改良地基土等方法进行冻胀的处理，但巾于缺乏实阮经验，0前的治理措施还停留在实验阶段。三研究现状有关冻土的研究是在寒区经济发展的生产实践中产生和发展起来的。由于在冻土区的工程建设，产生了一系列关于冻土的问题，需要科学工作者研

4、究土的冻结和融化规律、冻土的发育和分布规律以及在人为影响K冻土的变化，并在此基础上，提岀经济合理、技术先进的治理方案，有效的防il:和控制冻害，于是产生了冻土学，冻土学在其形成初期（20世纪30年代），就分为齊通冻土学和T程冻上学两个分支。普通冻土学研究冻上带的形成、发展历史和分布规律，冻土层的成分、性质、组构，冷生过程和现象，以及冻土带的温度动态和厚度等；T.程冻土学研究在人类经济活动下冻土的行为、性质及其控制，工程冻土学以齊通冻土学为基础、3.1国外研究现状由于地缘条件的关系，路基土的冻胀问题首先在前苏联发展成为一门专门

5、的学科，早在16世纪，文献中匕出现有关西伯利亚和北美有冻土存在的报道。M.B.罗蒙诺索夫曾发表“冻土地”的科#综述（1757年），对“冻土地”的形成及M•与气候、地形的关系提出看法。19世纪上半叶，就已初步获得了西伯利亚冻土层的温度、厚度、埋藏条件和分布情况的资料，但是，真正和工程联系起来去研究，还是19世纪30年代以后前苏联在远东多年冻土地区修建第一条铁路幵始的，特别是丙伯利亚铁路的修建，随着在冻土地区修筑铁路等丄程，暴露出许多冻害问题，前苏联及美欧学者开始对冻融现象、机理进行许多科学试验和系统的理论研究，投入人量人力物力

6、，极人地推动了冻土研究。前苏联在该领域一直处于领先地位。早在1885年俄国丁程师斯图金伯格提出了冻土水分迁移假说，将毛细管的作用导致水分迁移，与土体冻胀相联系，人们才认识到水份迁移是导致土体冻胀的主要根源。1916年美国人泰伯提山水分迁移是由结晶力作川不移动的，而在土中有被水填充的不同直径的孔隙存在时，则大孔隙中先形成冰晶体，而小孔隙中小冰晶体还没冻结（冰晶体直径越小，融解温度越低），在结品力作用下，从没有结冰的小孔隙吸取水分，使人孔隙冰品体不断地增大，冻胀产生2。30年代后期美同学者W斯考，通过观察冰的形成过程，认为在然条

7、件下，土的分散性和毛细管作用紧密相关，而在水分迁移过程中，土的分散性是通过毛细管作用表现出來的，提出了将毛细管水上升高度作为冻胀性评价的指标，与地下水、土粒的性质综合起来评价土的冻胀。1958年另一位美网科学家居密克斯在对冻土屮水分迁移机理的论述屮，认为按照土的孔隙率，冻结时上屮水分迁移借助丁•薄膜机构、毛细管机构、蒸汽机构同时进行作川。而最有效的途径是由毛细管一薄膜机构，来为冻土带屮生长起来的冰晶提供水分补给1961年，Everett首先根据毛细理论(capillarytheory)分別对冻胀和冻胀力进行定景解释和估计，

8、毛细理论被称为第一冻胀理论4。然而，毛细理论却不能解释不连续冰透镜是如何形成的，并.IT该理论低估了细颗粒土屮的冻胀压力5。认识到毛细理论的不足，1972年，Miller提出在冻结锋面和最暖冰透镜底面存在一个低含水量、低导湿率和无冻胀的带，称为冻结缘(frozenfringe)。冻结缘理论