青藏铁路沿线冻土上限变化规律分析

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1、青藏铁路沿线冻土上限变化规律分析路青虎【摘 要】结合青藏铁路沿线多年冻土分布情况和工程特点,以选定的桥梁、路基实 测断面的沉降观测数据为基础,分析青藏铁路沿线冻土上限的变化规律,为青藏铁路 复线的建设、管理者提供一定参考.期刊名称】中国铁路年(卷),期】2011(000)005【总页数】4页(P31-34) 【关键词】 青藏铁路;冻土上限;变化规律【作 者】 路青虎【作者单位】 青藏铁路公司,西藏拉萨,810007【正文语种】 中 文针对多年冻土地段，青藏铁路在设计和施工中对路基、桥梁基础存在的多年冻土问 题已经采取了相应的防护措施，但在工程使用和运营过程中，随着自然环境和气候 变化的影响及铁

2、路运营后人类活动的干扰，青藏铁路冻土上限在一定程度上有所下 降。研究冻土上限的变化规律，是确保冻土地区路基稳定的重要内容，同时也可为 该地区修建路基及其他建筑物提供重要的依据。1 沿线多年冻土的工程特点及影响因素1.1 工程特点冻土上限即为多年冻土层顶面距地表的深度，是表征多年冻土工程地质条件的主要 因素之一。青藏铁路沿线冻土上限分布情况为：昆仑山、唐古拉等高原地带的冻土 埋藏深度较浅，一般为23 m;楚马河、沱沱河、西大滩等盆地的冻土埋藏较深， 般为25 m。青藏铁路沿线多年冻土的工程特点主要体现在以下几个方面：（ 1）相似地貌单元， 不同纬度地带，在其他条件相同时，年平均地温较低处高含冰量

3、冻土相对发育。 （2）同一地带，低山丘陵区高含冰量冻土特别是含土冰层所占比重较大，中高山 区次之，河谷平原地区最少。（3）同一低山丘陵区，阳坡接受太阳辐射多，地温 相对较高，蒸发较强烈，故阴坡高含冰量冻土较发育。（4）同一山坡向，由于山 坡自上而下松散堆积层由薄变厚，覆盖层颗粒由粗变细，水分易在中下部汇集，故 高含冰量冻土及其厚度有自上而下逐渐增厚的特点。（5）河谷阶地区由于受河水 的热影响，年平均地温较高，且以砂砾石为主，通常仅发育低含冰量冻土;只有细 颗粒冻土沼泽化，表层植被发育，土中有腐殖质存在时，才发育高含冰量冻土。（6）高平原地区年平均地温较河谷地区低，且湖相沉积发育，故在细颗粒土地

4、段 高含冰量的冻土发育。1.2 影响因素 多年冻土是地质历史和气候变迁背景下受区域地理环境、地质构造、岩性、水文和 植被特征等因素共同影响下通过地气间物质和能量交换而发育的客观地质实体,有 着独特的自身演变规律,对环境变化极为敏感：（1）温度变化。气温升高直接影响 冻土工程环境，对正在运营的建筑物，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 确定的难度。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 地基等的稳定性。（2）人类活动的干扰。

5、在自然状态下，多年冻土和其他生态环 境要素虽然对外界轻微扰动具有一定的自身负荷能力，但人为活动或工程实施（如 铺设光缆、修筑公路和铁路）对地表特征的影响是突变的，能够诱发冻土生态环境 发生剧烈变化。2 冻土变化规律分析2.1 桥梁实测断面2.1.1 K1026+900清水河特大桥实测断面清水河特大桥为以桥代路桥梁，线路走向为南偏西46。截至2007年底，桥址处最大融化深度为2.78 3.75 m，年平均地温-0.33 -1.12 C,其实测数据变化曲 线见图1。该实测断面处长期累计沉降量基本稳定在为12 mm,冻胀回弹量最大值3 mm , 基本稳定在2 mm ；相邻桥墩最大沉降差为3 mm。2

6、007年89月、2008年 49月、2009年45月沉降呈发展趋势,而从2007年911月、2008年 1112月、2009年89月由于冻胀沉降呈回弹趋势,但其沉降变形量与季节 变化影响不大。2.1.2 K1078+900五道梁特大桥 五道梁特大桥为以桥代路桥梁,线路走向为南偏西35 ,桥址处最大融化深度为1.53 m，年平均地温-1.32 C,其实测数据变化曲线见图2。该桥桥址处长期累积沉降和冻胀回弹量最大值为2 mm,基本稳定在01 mm ;相邻桥墩最大沉降差为4 mm。2007年67月、2008年78月、2009年 46月沉降呈发展趋势,而从2007年810月、 2008年1012月、

7、2009年 的810月,沉降呈回弹趋势,但其沉降变形量与季节变化影响不大。2.1.3 K1197+900沱沱河特大桥实测断面沱沱河特大桥为以桥代路桥梁，线路走向为南偏西68。，桥址处冻结深度3.15 3.62 m。其实测数据变化曲线见图3。图1清水河特大桥K1026+900实测断面累计沉降变形曲线图2五道梁特大桥K1078+900实测断面累计沉降变形曲线该桥桥址的实测墩处长期累计沉降量最大值为2 mm，基本稳定在1 mm;冻胀 回弹量最大值为2 mm，基本稳定在1 mm；相邻桥墩的最大沉降差为4 mm。 2006年12月至2007年4月、2008年4月和811月、2009年48月沉降 呈发展趋

8、势，而从2007年45月、2008年48月、2009年78月沉降呈 回弹趋势，但其沉降变形量与季节变化影响不大。2.2 路基观测断面2.2.1 K0972 + 580实测路基断面K0972 + 580冻土观测断面自2007年6月至2009年底的实测累计沉降所对应的 曲线见图4。对路基观测断面而言，路肩和钢轨上的观测点呈现的规律有所区别，但左右路肩和 钢轨变化规律基本一致。路肩上的测点沉降变化幅度要小于钢轨上的测点变化幅度， 从两年多来的实测数据看：路肩测点的最大累计沉降值为4 mm，但冻胀回弹最 大值为17 mm ；而钢轨上的测点在2008年45月和2009年56月沉降量呈 迅速发展趋势，变化

9、量达25 mm，与设计标高的相对沉降为10 mm ；而每年的 9月到次年的4月间沉降基本稳定，数值变化不大。2.2.2 K1404+750路基实测断面K1404+750断面2006年10月至2009年底的实测沉降数据见图5。该断面上的 路肩和钢轨测点表现的规律有所不同；左右钢轨测点表现的规律基本一致，但数值 上有一定的差异性。该断面在2006年通车后到2008年2月，沉降基本稳定在10 mm以内，路肩的沉降大于钢轨的沉降值；但在20082009年则又表现出明 显的发展趋势，钢轨的沉降值大于路肩，其最大累计沉降量达35 mm ；而在 2009年811月有回弹现象，随后仍呈发展趋势。目前来看该断面

10、还能满足年度 沉降速率50 mm/年和路基工后累计沉降200 mm的要求。对于这两个路基实测断面，其累计沉降变形仍呈发展的趋势且未达稳定，对于工后 沉降的发展情况尚不确定，尚需要加强对沉降累计变形的观测及产生原因的进一步 分析。为便于观测，建议增加路基坡脚测点和地面测点，进一步分析地基的沉降变形规律， 从而为路基沉降和桥梁变形的分析提供参考。2.3骨架护坡路段K1197+956K1198+150实测断面 将2010年度玉珠峰附近的冻土观测资料整理得出青藏铁路分析区段观测断面的路 基累计沉降变形曲线（见图6）。图3沱沱河特大桥K1197+900实测断面累计沉降变形曲线图4 K0972 + 580

11、实测断面路基累计沉降变化曲线图5 K1404+750实测断面路基累计沉降变化曲线K1198+000，K1198+056两个实测断面的沉降变形在波动中不断增大，其中K1198+000断面在16月呈发展趋势，34月和67月变形呈现减小趋势， 710月变形又呈发展趋势；而K1198+056断面在710月变形反而呈减小趋 势。对于K1198+106，K1198+150两个断面，在2010年度内实测断面上测点 的沉降变形在上半年仍然呈发展的趋势，但到下半年回弹至7月又稍有下沉， 8 10月变形基本处于稳定状态。四个实测断面中，K1198+000断面的最大值发生 在10月，还有继续发展的可能，最大值不足1

12、0 mm ；而K1198+056， K1198+106，K1198+150三个断面在年度内的最大沉降发生在6月，沉降值变 化幅度达到25 mm ;年度内的沉降差在5-18 mm，满足规范要求。图6 2010年玉珠峰路段实测断面累计沉降变形曲线 2010年的实测资料表明，多年冻土地段的路基仍在发展，其原因只能推测是多年 冻土退化引起的，但这需要有冻土上限的实测资料来验证。3 结束语在青藏铁路建设和运营中，势必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，铁路修建和运营会诱发冻土环境产生极大变化，威胁铁路路基的稳定性

13、， 影响青藏铁路的安全运营。因此，必须对青藏铁路沿线由于季节变化和人类活动影 响而产生的病害做好跟踪调查，以便及时提出防治对策，保障青藏铁路顺利、安全 运营。参考文献【相关文献】1 青藏铁路公司，中铁西北科学研究院有限公司，中科院寒区旱区环境与工程研究所. 青藏铁路多年冻土区工程稳定性长期观测及系统维护阶段成果报告R , 20082 黄凯.青藏铁路多年冻土的工程特点J.铁道勘察，2009(3) : 19-213 王小军，米维军，武小鹏，等.青藏铁路多年冻土区路堤人为上限的主要影响因素分析研究J. 岩土工程学报，2010(8)4 程国栋，马巍，昊青柏.青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应J.中国科学院院刊， 1999，4(1):45-475 潘卫东，朱元林，吴亚平，等.青藏高原多年冻土地区不良冻土现象对铁路建设的影响J.兰州 大学学报(自然科学版)，2002，38(1): 127-131