华北地区铁路路基冻胀监测及冻害发育特性

摘要

为掌握中国华北地区铁路路基冻害机理,在准池铁路K45+010建立路基监测断面,监测并分析华北地区路基温度场、冻结深度和冻胀量的变化规律,探究其与大气环境、地下水的关系;提出路基温度估算式,计算分析中国华北地区路基冻害发育特性,并与东北、西北地区进行对比。结果表明:准池铁路冻结期持续约141 d,最低气温达-24.7℃,冻结深度增大速度为1.11~2.89 cm·d^(-1),路肩冻结深度最大为197 cm,轨道冻胀量最大为9.4 mm;华北地区铁路冻结期轨道变形分为初始波动、快速冻胀、稳定冻胀、冻融循环和融化回落5个阶段,快速冻胀和融化回落阶段历时均为15~20 d,为线路维护的重难阶段;东北、西北和华北地区路基冻害发育特性存在显著差异,东北地区多属温带季风气候,降水量大,冻胀量最大;西北地区多属大陆性气候,路基冻胀持续时间最长,冻结深度最大,主要发育深层冻胀;华北地区纬度相对较低,冻结期最短,表现为先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律,冬季降水容易融化入渗加剧冻害。华北和东北地区冻胀防控应优先以水分为对象,西北地区优先以温度为对象。