素材-交通部西部交通建设科技项目

《素材-交通部西部交通建设科技项目》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、由哈尔滨工业大学材料学院建筑材料系主要承担的交通部西部交通建设科技项目研究大纲，黑龙江省交通厅于二00四年四月九日在哈尔滨工业大学材料学院会议室召开了“水泥混凝土抗冻融耐久性能研究”项目研究大纲评审会。解决路桥结构水泥混凝土抗冻耐久性问题是提高桥梁结构安全性、延长桥梁使用寿命的基础。开展本课题的研究，对西部开发建设具有借鉴作用，对全国路桥建设具有普遍意义。本项目由哈尔滨工业大学材料学院建筑材料系张宝生教授负责。青藏铁路成功的关键在于路基工程，冻土作为一个极为重要的关键因素，必须进行深入的研究，以此来保证青藏铁路工程的顺利实施和正常高速运营。冻土是一种对温度极为敏感的

2、土体介质，含有地下冰，这是与其他岩土工程最为本质的区别。多年冻土区修筑工程构筑物时，面临的两大工程问题：冻胀和融沉。路基、桥涵、隧道等都会受到这两大工程问题的困扰。长期的工程实践表明，青藏铁路成败的关键在路基工程，而路基工程的核心是冻土问题。无论是青藏公路还是青藏铁路，必须首先面临多年冻土分布、多年冻土融区分布、多年冻土年平均地温分区、高含冰量冻土的分布等重大冻土工程地质问题，因为它涉及了勘测重点和设计原则的制定，直接关系到青藏铁路路基稳定和投资。另一个极为重要的核心问题是青藏铁路地下冰空间分布问题。地下冰是影响冻土路基稳定的最为重要的影响之一，是产生冻融灾害或者不

3、良冻土现象的根本问题。地下冰最为集中分布在多年冻土上限附近，修筑路堤后引起多年冻土上限变化，其结果就会造成地下冰融化，导致路基产生融化下沉破坏。由于地下冰受多因素控制，在空间上的形成不均匀的和不同的含冰状态。这种不同的含冰状态直接影响着冻土路基的工程性质，而富冰、饱冰冻土和含土冰层，高温多年冻土区就会对工程产生巨大的破坏。对于其他类型工程建筑物来说，比如桥涵、路堑、高边坡等，高含冰量冻土的影响是极为关键的问题。在路基稳定性方面，还必须同时面临冻融灾害问题，即不良冻土现象。这些与冻融过程有关的不良地质现象，当它们威胁到铁路安全运营和工程稳定性时，就演变为一种工程灾害。

4、这种工程灾害主要与地下冰、冻融过程和冻土温度有关。特别是在高含冰量、高温多年冻土的斜坡地带，微弱的工程热扰动可能就会引起冻土区斜坡稳定性变化，对于这样一些地表敏感性极强的多年冻土地带，工程勘测、设计和施工都应引起极大的重视。对于斜坡地段出现的冰椎、冰丘，延流冰，对工程的危害非常之大，常会导致铁路运营出现问题。对于路基附近出现的冰椎、冰丘，常会引起路基产生冻胀问题，也应对其予以极大的重视，并针对具体情况给出其防治措施。近年来，青藏公路沿线冻土退化已被诸多的研究结果所证实。青藏公路沿线冻土地温监测结果表明，70年代到90年代青藏公路沿线的季节冻土、融区及岛状多年冻土区的

5、地温升高了0.3~0.5℃,连续多年冻土区年平均地温升高了0.1~0.3℃。天然状态下北界向南退化0.5—1.0公里，南界向北退化1—2公里。在工程作用下，多年冻土北界向南退化约5—8公里，南界向北退化约9—12公里。数值模拟和区域模拟结果也证实了在气候转暖背景下多年冻土会发生强烈的变化。气温的升高直接影响冻土工程环境，对于正在运营的建筑物，将增大冻害的破坏强度和数量，而对于拟建的建筑物，这种不稳定的寒区工程环境将增大建筑物设计原则的选取及冻土稳定性的确定的难度，使寒区建筑物的工程设计面临着较大的研究工作量。对于青藏铁路来说，冻土退化、年平均地温升高、地下冰融化、多

6、年冻土厚度减薄等都会直接影响和威胁青藏铁路路基、桥涵、大中型桥梁地基、旱桥地基等稳定性。对于多年冻土年平均地温为0~-0.5℃，-0.5~-1.0℃极不稳定和不稳定地温带来说，特别是这些地温带中高含冰量地段，多年冻土退化乃至消失，将会极大地引起路基下沉破坏、桥基失稳。在青藏铁路勘察和设计过程中，必须要考虑多年冻土退化问题，这就给青藏铁路修建、运营、维修带来了更大难度。虽然近几年来对全球气候变化对多年冻土的影响研究有了一定的基础，而且也对气候变化下多年冻土公路路基稳定性有了良好的研究。但对于全球气候背景下青藏铁路沿线多年冻土变化趋势预测、铁路工程作用下多年冻土变化预报

7、，以及两种状态的叠加后，青藏铁路路基下多年冻土的变化趋势预测，多年冻土变化后铁路工程如何来适应这种巨大的变化等都将是下一步研究的重点，也成为青藏铁路修建过程中设计中必须考虑的一个重要因素。铁路的修建将导致路基下冻土上限、年平均地温、地下冰等发生变化，并诱发冻融灾害的形成和发展，引起冻土路基发生冻融破坏。特别是在敏感性地表，修筑铁路会诱发冻土环境产生极大变化，威胁铁路路基的稳定性，影响青藏铁路的安全运营。全球气候变化背景又给铁路修筑带来了极大的困难。因此，为了保证青藏铁路的安全运营，必须进行青藏铁路沿线路基冻融病害防治对策与技术研究。该项研究将能够为青藏铁路、青藏