高原高寒地区桥梁长期监测技术应用研究

为准确掌握恶劣环境和列车荷载的共同作用下,青藏铁路混凝土桥梁的服役状态和病害发展,同时为类似条件下进行桥梁监测提供借鉴,针对青藏铁路沿线K973石灰沟特大桥的墩梁振动特性和既有病害的发展展开了长期监测。实践证明:现场太阳能供电和GSM/GPRS无线网络传输条件,基本可以支撑监测系统的正常工作;专门研发的现场数据采集分析设备和软件调控平台,能够适应高原高寒地区混凝土桥梁长期监测的需要,系统稳定、数据可靠。监测结果显示,石灰沟特大桥既有桥台前倾的病害发生并稳定后,对相邻梁体及桥墩的工作状态暂无不利影响。     

季节性冻土区铁路路基含水率变化特征研究

季节性冻土区路基冻害一直是困扰铁路工程建设和运营的核心问题。针对兰新铁路西段路基冻害严重的问题,探讨不同工程措施对路基冻融循环过程中含水率变化的影响,以及含水率对路基冻结深度及冻胀变形的影响规律。研究结果表明,季节性冻结对兰新铁路西段路基含水率影响的范围在0.4~0.8m,影响深度有限;“隔一挖一”、“隔三挖一”等工程措施能够有效降低路基含水率和冻胀量:含水率降低2%~5%,冻胀变形减少50%~70%。     

青藏铁路多年冻土区片石护坡积沙段降温效果监测与分析

青藏铁路多年冻土区的片石护坡路基的大量使用,起到了降低路基基底多年冻土温度和调节多年冻土人为上限形态的作用,为青藏铁路的安全运营提供技术保障。青藏铁路多年冻土区沿线沙害主要分布在线路经过的河谷及湖泊附近,在风沙危害严重地段,片石护坡孔隙被沙害掩埋,改变了片石层传热特性,影响片石护坡的降温效果。通过室内试验及现场地温监测分析,根据不同条件(有无积沙、阴阳坡)对片石护坡的降温效果进行了对比分析,研究结果表明:(1)由于片块石层的大孔隙特性,使得片块石护坡能通过暖季隔热、寒季散热这一机理来对路基体进行降温,测温数据显示降温效果良好;(2)片石护坡积沙后其降温效果明显减弱,通过片石层内0.6 m和0.8 m深度的地温积温比较,积沙路段积温明显高于无积沙路段,其中路基阳坡侧高出约50%,路基阴坡侧高出约100%。     

青藏高原东部香日德—花石峡公路工程多年冻土分布特征分析

研究目的:拟建香日德—花石峡公路位于青海省境内,全长156.61 km,起点在香日德与G109线连接,终点至花石峡与G214线国道连接。其中K 88+200~K 156+610段长68.41 km,大部分海拔4 000 m以上,最高在挝卓依垭口,海拔4 445.647 m;本段线路位于青藏高原东部,多年冻土发育的边缘地带,本文通过勘察资料分析,得出沿线多年冻土分布特征并分析其变化规律。研究结论:通过对本段线路的勘察资料分析表明:本段多年冻土和海拔高度有很好的相关性,主要分布在挝卓依垭山垭口前后海拔4 200 m以上路段,局部海拔在4 000~4 200 m湖相沉积细粒土地段存在残余多年冻土。沿线整段多年冻土处于退化状态,且北坡较南坡年平均低温低,南坡多年冻土退化严重。     

多年冻土区典型路堑边坡失稳病害的防治

研究目的:随着西部大开发的推进,我国在青藏高原地区修建了青藏铁路等工程,青藏公路的改建工程最近也在展开,这两条线路穿越了550 km的多年冻土区.青藏铁路路基自2001-2002年修完以来已有五六年的时间,从2006年7月开始试运营到现在也有将近2年的时间了.笔者在2007年8月底和9月初对青藏铁路格拉段多年冻土区路基状况作了一个全面的调查,在调查中发现了不少问题,其中路堑的问题最为突出.研究结论:依据这次调查中病害严重断面,以K 1 115断面和K 1 128断面为重点分析断面,结合2008年3、4月份调查的钻孔的水文地质资料和多年冻土地区的特殊环境,判断人为上限形态,依据冻土强度室内试验和经验公式,对路堑边坡进行稳定性分析,指出路堑边坡病害的病因和提出防护措施.     

石灰桩处理岛状多年冻土地基现场试验研究

研究目的:作为一种较为成熟的地基处理方法,石灰桩主要应用于加固软土地基、湿陷性黄土地基、道路路基加固以及纠偏加固危房等方面,对其加固原理已开展了较多研究。但利用石灰桩的放热作用来处理高温岛状冻土地基,相关研究较少。本文通过现场试验,从地温、变形、承载力三个方面对石灰桩处理岛状多年冻土的应用效果进行评价,并对石灰桩处理高温岛状冻土地基的施工工艺进行总结。研究结论:(1)石灰桩处理冻土地基时,关键要注意控制配料的质量,确定合适的含水率,保证配料拌和夯填的连续性;(2)桩径40 cm、桩间距1.2 m条件下,生石灰含量50%的石灰桩能在施工后一周内完全融化桩周冻土且地基土达到最高温;(3)石灰桩复合地基变形在施工后一周内基本完成,试验测得地基土和桩的变形以竖向膨胀为主,石灰桩的膨胀挤密基本消除了冻土融化可能产生的融沉;(4)利用石灰桩处理岛状多年冻土地基能达到融化冻土、加固融土的效果,试验研究成果可为石灰桩处理岛状冻土的实际工程提供借鉴。     

莫斯科-喀山高速铁路沿线季节性冻土冻融特征

在莫喀高铁沿线770余公里的季节性冻土区内, 依据地貌单元、微地貌、地层岩性与水文地质条件等特征设置了14个监测场, 对季节性冻土的岩性、密度、含水率、地下水位、地温、近地面气温及雪盖的厚度和密度进行了频率为10天1次, 持续时间为7个月(2016年10月1日~2017年4月26日) 的监测, 依据监测数据分析了莫喀高铁沿线季节性冻土的冻结融化特征。分析结果表明: 莫喀高铁沿线季节性冻土区的雪盖主要存在于10月下旬至翌年4月, 雪盖厚度为20.2~38.2cm, 平均值为27.3cm, 最大积雪厚度为25~60cm, 平均值为44.4cm, 出现在2月上、中旬; 莫喀高铁沿线季节性冻土的起始冻结时间为11月中、下旬, 全部消融时间在翌年3月上旬~4月中旬之间, 存活时间为100~165d, 平均时间为122d;季节性冻土的冻结速率为0.27~1.20cm·d-1, 平均为0.50cm·d-1, 融化速率为0.27~2.52cm·d-1, 平均为1.14cm·d-1; 在土体的冻结期间, 雪盖减小了地层的冻结速率, 在土体的融化期间, 雪盖推迟了季节性冻土自上而下融化的起始时间与融化量, 并且会使季节性冻土在无雪条件下的双向融化变为自下而上的单向融化; 莫喀高铁沿线土体在自然状态(积雪覆盖) 下的季节最大冻深为0.19~0.90m, 平均为0.45m, 出现在2月上、中旬; 雪盖会减小土体的最大冻深, 在雪盖平均厚度为26.1~28.6cm时, 雪盖可以使季节最大冻深减小22.2%~32.6%;在莫喀高铁沿线的季节性冻土区, 雪盖在形成初期和消融末期保温与降温效果并存, 但主要以降温效果为主, 而在积雪稳定期, 主要以保温效果为主; 雪盖对季节性冻土热状况的影响深度和程度取决于土体含水率, 土体含水率越大, 雪盖的影响深度和程度就越小, 反之则亦然。