多年冻土区

摘要： 为了更科学地评价地震荷载作用下土钉支护多年冻土区路堤边坡动力响应特性,本文基于动力理论控制方程及大型非线性有限元软件ABAQUS,建立了地震荷载作用下土钉支护多年冻土区路堑边坡动力响应三维有限元数值模型,并在模型边界处添加了三维黏弹性人工边界,最后分析该三维模型的加速度响应、位移响应及土钉轴力响应云图。结果表明:加速度峰值随着路堑边坡高程及激振加速度峰值增加而增加,在路堑边坡坡顶位置处达到最大,且加速度云图成分层现象表明,土钉对该路堑边坡起到了加固作用;此外,在不同地震波峰值加速度作用下,相同位置处的位移响应峰值却有明显的不同,坡顶位移最大,表明地震荷载对该路堑边坡坡顶破坏效应最为明显,土钉轴力具有高程放大效应和坡面放大效应,路堑坡底至坡顶的土钉端部轴力峰值逐渐增大。本文数值模拟模型及结论,可为制定地震荷载作用下,土钉支护多年冻土区路堑边坡抗震设计提供一定参考。

摘要： 多年冻土区公路路基稳定性问题一直是理论和实践研究的热点,本文拟采用突变级数法对青海省G213国道祁连段公路路基稳定性进行评价。依据39组土工试验数据,从黏聚力、内摩擦角、压缩系数、天然密度、孔隙比、含水率、渗透系数等7个底层控制指标出发,综合考虑各控制指标对岩土体工程地质性质的影响。结果显示,突变级数的大小可以表示岩土体的工程性质等级,岩土体的力学性质、物理性质和渗透系数对岩土体工程性质敏感程度不同,岩土体的力学性质和物理性质对岩土体的工程性质影响较大,渗透系数影响较小。

摘要： 以青藏铁路格拉段电气化改造项目为工程背景,对多年冻土区接触网桩基础在冻融循环作用下与土体相互作用进行模型试验,分析3个冻融循环周期内,桩周土体及边坡温度场,桩土位移及桩身应力的变化规律。结果表明:试验中所施加的温度能较好地模拟现场的冻融变化过程,各深度处地温随时间呈正弦曲线分布,冻土上限约为0.3 m;在1个冻结期内土体明显发生冻胀,最大冻胀量的关系为:路肩>边坡>路基,桩周土体的冻胀量远大于桩基的冻拔量;在冻结过程中,桩基础整体受拉,从桩顶到桩底,轴力先增大后减小,最大值出现在深0.3 m处;桩侧切应力在模型桩的上部分为方向向上的冻胀应力,下半部分为方向向下的冻结应力,最大值出现在地表附近,且大致平衡。

摘要： 为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响,首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系,其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后,建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加,粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势,黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后,边坡安全系数降幅达47%。当边坡冻融影响深度从2.70 m增加至3.20 m时,边坡安全系数降低12%。基于室内、外冻融环境转换关系,将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测,为边坡稳定性定量化预测提供参考。

摘要： 多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一种难降解、毒性强的致癌性污染物,其广泛分布于各环境介质中,陆地环境中90%的PAHs累积在土壤中。随着资源的开发,由油品泄漏、垃圾渗滤、污水排放等行为造成的多年冻土区PAHs土壤污染问题日益突显,并且在气候变化背景下,多年冻土中的PAHs具有重新释放而造成二次污染的风险,多年冻土区土壤多环芳烃污染分布特征和迁移规律研究对评估多年冻土区生态环境风险,防治土壤持久性有机物污染,保障广大多年冻土居民生命健康安全具有重要意义。通过回顾目前国内外多年冻土区土壤中PAHs污染的相关研究,分析发现多年冻土区未受污染的土壤中PAHs的污染水平远低于中低纬度人口密集区域,可代表地球土壤中PAHs的背景值;高纬度或高海拔的地理位置以及严寒的气候使得冻土区土壤中PAHs一个普遍且最重要的来源是大气远距离传输;活动层的冻融作用主要通过改变土壤理化性质和控制水分运移方向影响PAHs在多年冻土区土壤中的垂向分布特征,多年冻土的低渗透性具有阻碍PAHs垂向迁移的作用。综合分析已有研究成果,表明目前冻土区土壤PAHs污染研究还是大量集中于表层土壤中的污染分布调查和来源解析,而关于PAHs在活动层和多年冻土层中的垂向迁移研究还仅限于对其在土壤剖面中分布状况的解释性分析,冻融作用对PAHs在土壤中的迁移、转化和归宿的影响机制还不清楚。未来多年冻土区土壤中PAHs的研究将集中于迁移转化机理与污染治理技术两方面,针对PAHs在多年冻土区土壤中迁移行为的模拟模型亟待研究开发,以实现PAHs污染储量和迁移通量的定量预测;此外,多年冻土区土壤污染问题的深入研究还需要紧密联系多圈层、多界面、多介质、多要素以及多目标污染物而开展。

摘要： 在生态环境脆弱的冻土区,工程活动对当地环境的破坏是不可逆转的。伴随国家生态文明建设的不断深入,工程设计及施工中生态治理理念已成趋势。石笼挡墙作为一种生态防护措施,在国内外都有着广泛应用,国内河道防洪治理中更是大规模使用。在石料丰富的山区公路、铁路建设中其使用也有着长足发展。基于石笼挡墙具有的诸多优点,其应用行业、地域及稳定理论在不断发展。为研究季节性冻土区路堑边坡石笼挡墙的适应性,本文从边坡设计及实施效果等方面探讨了石笼挡墙的优越性,以期为类似工程提供参考和借鉴。

摘要： 为了解决青藏铁路运营过程中,由于多年冻土地基的升温退化,部分多年冻土区桥梁桩基础承载性能下降,产生有害沉降变形,进而造成桥梁上部结构移位破坏,甚至部分桥梁桩基础在短时间内产生较大的沉降变形这一严重问题。基于当前多年冻土区桥梁桩基础沉降病害快速抢修技术空缺,提出人工冻结技术处置多年冻土区桥梁桩基础沉降病害的新设想,利用数值软件建立冻结管-桩基础三维模型分析该技术的可行性与调控效果,分析冻结参数、场地冻土条件等对冻结效果的影响。研究结果表明:人工冻结法可以快速降低桩周多年冻土温度;同时,冻结96 h可以对桩基地温场起到较好的冷却效果;冻结管至桩的距离对冻结效果的影响最为显著,冻土的含冰量越大,则降温速率越慢。

摘要： 结合国道332线阿里河至库布春林场段一级公路工程设计与施工,根据大兴安岭地区高纬度岛状多年冻土区气象特点、水文情况、不同地质条件下多年冻土物理力学性质,对高纬度岛状多年冻土区路基设计与施工方法及相应的技术措施进行总结,保证了路基安全顺利施工,降低了路基施工后由于多年冻土退化而引起路基冻胀、融沉等病害,使多年冻土环境得到了有效保护.

摘要： 多年冻土区的沥青公路病害类型与沥青面层温度场密切相关。为探究路面温度场的分布规律,在国道G109安多-唐古拉山段K3357处(海拔5 231 m)建立观测点,包括在沥青路面面层不同深度埋设ZDR系列温度记录仪,在路旁架设TRM-ZS2气象站,对路面不同深度的温度、环境温度、太阳辐射、相对湿度、风速等进行连续跟踪,采用多元回归法分析路面温度场与气象因素之间的关系。结果表明:随着路面深度的增加,温度波动范围逐渐变小;温度场与气温和太阳辐射皆呈正相关、与相对湿度和风速相关性较低;气温是影响温度场的最主要因素,太阳辐射仅在9~21时对温度场具有影响作用;气温与太阳辐射对温度场的影响分别具有1.5小时和2.5小时的滞后性。

摘要： 为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水和土壤水分的关系,利用电导率质量平衡法(CBM)进行基流分割,利用双累积曲线法(DCM)分析降水对径流组分的影响,利用交叉相关分析法(CAM)研究土壤含水量和径流组分之间的因果和时间延滞关系.结果 表明:研究期流域基流流量为123.93 mm、地表径流量为65.43 mm,总径流量为189.36 mm.基流是河川径流主要补给来源,对年径流量的贡献高达65％.径流组分存在显著的季节性变化特征,其中5月份融雪径流期基流指数最低,为23％,基流随着降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐减少,同时,基流和土壤含水量没有显著相关关系;在生长季(7-9月份),基流指数均大于50％,其中8月份最高,达91％,基流随降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐增加,基流与土壤含水量存在显著相关关系(P＜0.05)和延滞效应,说明流域森林土壤有良好的水分入渗、储存和排泄的水文功能.这些研究结果表明,大兴安岭多年冻土区森林小流域径流以基流为主要来源,森林土壤具有良好的水源涵养功能,起到了消洪补枯的作用.

摘要： 青藏高原地区冻土分布面积达1.5×10～6km～2,占我国多年冻土分布面积的70％,在全球气候转暖的背景下,多年冻土退化趋势明显.而青藏高原多年冻土区的各类工程活动则进一步加剧了多年冻土退化的趋势,由此引发的冻融灾害不仅威胁着公路、铁路、桥梁、输油管道等线性工程的安全运营,而且导致寒区生态环境恶化,使多年冻土丧失恢复能力.本文以青藏铁路多年冻土区k1154+900-980段线路右侧典型斜坡热融滑塌为例,分析区域气候特征、工程地质、大气降水和滑坡特征,浅析形成机理,制定应急、抢险处置措施,提出坡体排水与坡脚支护加固的综合整治方案.为后期类似病害应急抢险和整治提供了一定的参考经验.

摘要： 目前国内外关于高路堤的研究在铁路和公路方面都有一定研究,但多集中在非多年冻土区,一般多发生在软土或软岩地基等地基类型中,高原多年冻土区的高路堤具有和普通地区完全不同的工程地质条件.为了弄清路基高度对青藏铁路多年冻土区稳定性的影响,通过对沿线多年冻土区中融区路基冻结深度和冻土区高路堤监测断面实测地温监测数据分析,研究了青藏铁路多年冻土区高路堤的下多年冻土地温特征和变化规律.结果表明:将青藏铁路多年冻土区高路堤的定义为经过一个冻融循环,自上而下的冻结能力不能冻透的路基高度是合适的,即路基下地基土活动层完全以消化多年冻土的冷量来完成回冻.根据此定义,沿线高路堤的高度是不一致的,在多年冻土区腹地的越岭地段,其年平均气温和地温均较低,冻土环境相似,高路堤的临界高度为7m左右,在地势相对较低、气温、地温相对较高的其他地貌单元中,路基界限高度则相对较低.青藏铁路多年冻土区高路堤主要分布于昆仑山、风火山、唐古拉山等山区地貌单元中.

摘要： 以青藏铁路多年冻土区的路基工程为研究对象,通过现场调查、室内外试验、地温及变形长期监测、数值分析、软件开发等手段,掌握了青藏铁路多年冻土区线路工程状态,进行了线路工程病害特征及原因分析,建立了青藏铁路多年冻土区路基变形自动化监测系统和安全评价体系,开发了青藏铁路线路工程数字信息系统,提出了青藏铁路工程病害防护措施,形成了青藏铁路多年冻土区运营维护成套技术,为青藏铁路多年冻土区工程维护提供了技术支持.

摘要： 本文对既有冻土区路桥过渡段设计标准进行了研究,对路桥过渡段设计思路进行了探讨,对路桥过渡段主要沉降原因进行了阐述,最后提出了路基新结构的设想,绘制了相应的示意图,指出:路桥过渡段设计应是一个系统工程设计,既包括路基本体结构的设计,又要包括基底冻土的保护或地基处理措施,还要包括排水、拦截水措施设计;特别的,要根据水文地质条件来开展路基结构特殊设计.本文的研究对于多年冻土区路桥过渡段设计以及冻土铁路的运营养护具有现实意义.

摘要： 青藏铁路多年冻土区路基变形监测方法目前主要为人工监测,受高原气候影响大,观测频率低,难以满足青藏铁路多年冻土区路基变形的观测需求.针对青藏铁路多年冻土区沿线气候及冻土条件,研发了自动化变形监测设备,由监测、采集、传输、数据处理模块组成,并在青藏铁路多年冻土区路基工程中展开了试验研究.结果表明:研发的自动化组合式观测装置实现了沉降数据的无线传输和自动分析;在-20°C时组合式沉降仪设备校准偏差率均在0.5％以内,测量精度较高;高温暴晒条件下,仪器表面的温度超过了50°C,设备校准偏差率均在0.5％以内,测量精度较高;通过现场试验监测并与人工变形监测数据对比,组合式沉降仪及监测系统基本可以满足青藏铁路多年冻土区的监测需要.

摘要： 漠河盆地是中国冻土发育的主要地区之一,发育良好的天然气水合物成藏系统,具有天然气水合物形成的良好条件.为了圈定天然气水合物远景区,识别油气聚集体,判别天然气水合物成因,在漠河盆地冻土较发育地区开展了1∶5万天然气水合物地球化学资源调査.结果表明:在森林沼泽景观区,顶空气和荧光光谱指标是天然气水合物勘査的主要指标,借鉴青海木里冻土区天然气水合物地球化学勘査成功的经验,结合AMT、地质等资料分析,元宝山凹陷是天然气水合物较为有利的远景区;岩心样品甲烷碳同位素分析显示,烃类气体分异明显,浅层烃类气体基本为生物气,深部烃类气源主要为混合成因气,个别解吸气为微生物气和热解气;试验应用了分形-GIS技术,可以细致可靠地进行异常区范围划定,消除干扰因素,有效地圈定水合物远景区.

摘要： 根据多年来对青藏铁路多年冻土区工程病害的调查,发现有几处桥台前出现冰椎,对铁路的安全运营带来隐患.本文结合青藏铁路某桥台处出现的冰椎冻害,分析了冰椎产生的原因,提出了相应的治理措施.在对该处冰椎进行了治理后,该处未再出现冰椎,说明治理方案可行,达到了根治冰椎的目的.

摘要： 采用热敏电阻进行冻土地温测试时,其在测试孔内的静置时间长短关系到整个测试工作的安排和实施,也是勘察单位最关心的.本研究结合青藏铁路多年冻土区地温测试的实测数据,对于热敏电阻的孔内静置时间进行了分析和研究.热敏电阻的温度随时间变化符合负指数函数曲线,随时间推移温度变化幅度逐渐减小,静置3h后处于热平衡状态.实测时,可根据不同的误差要求选择相应的静置时间,测试误差≥0.1°C,建议静置时间≥2h;测试误差≥0.05°C,建议静置时间≥2.5h;测试误差≥0.01°C,建议静置时间≥3h.本研究为地温勘察的组织实施提供了多个方案选择,为设备采购、测试工序、勘察计划等方面提供了依据.

摘要： 系统的现场监测表明,青藏铁路多年冻土段路基变形在5～6年出现最大值,这是冻土地基温度场再平衡的过程,随着补强措施和养护维修,路基变形量可以控制在规范之内,保证列车的安全运营.在气候变暖背景下,多年冻土退化处于状态,北界比南界退化严重.含冰量是影响冻土路基变形的主要因素,高合冰量路段路基变形量大于低含冰量路段.片石护坡、热棒等补强措施效果显著,可以作为减缓多年冻土路基变形的有效措施加以运用.

摘要： 针对青藏铁路高寒多年冻土的特性,青藏铁路不冻泉站区综合楼采用架空基础,受站场和当地地貌的影响,建筑物基础一面临边,三面开敞,形成架空半封闭式基础.为了得到架空半封闭房屋基础的安全性及建筑物对多年冻土的影响,对地基温度场及基础沉降进行了连续监测.监测数据表明:架空半封闭房屋基础对于其下多年冻土起到了有效的保护作用,房屋基础的变形控制点大部分表现为沉降,但沉降值较小,满足现行规范要求.

摘要： 本发明涉及一种穿越多年冻土区与非冻土区的隧道排水系统及其设置方法。在多年冻土段隧道下方设置防寒泄水洞，防寒泄水洞施工扰动会使多年冻土发生融化，导致地层融沉及冻胀，影响隧道整体结构安全。本发明在与多年冻土相接非冻土段设置单层隔热层防冻，设置中心深埋水沟或防寒泄水洞排水；在多年冻土段设置内外双层隔热层防冻与防融化，设置双侧保温边沟排水。通过在多年冻土段与非冻土段交界处设导水洞将洞内非多年冻土段的地下水引至位于隧道下方以外的防寒泄水洞引至洞外，从而不需在多年冻土段隧道下方增加任何排水设施，减少了泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响，同时保护冻土的原始状态，利于隧道结构的稳定。

摘要： 本发明涉及一种在多年冻土区用于降温周围冻土、阻止向开挖基坑内汇水的方法，其特征是：在距离设计基坑周边间距为0.5-5m开挖一坑槽，槽深度至地下多年冻土上限以下0-100cm的深度；在坑槽底部铺设冷却管，然后，在冷却管上面和沟槽底部、并沿坑壁铺设隔水膜至地表，用填土回填并夯实；注有循环冷冻液冷却管通过软管与地表制冷机相连。实践证明：本发明通过致冷和隔水的有效组合解决了暖季施工过程中冻土和开挖基坑的冻土融化、失稳，以及地下水的渗水和积水问题，有效保护了多年冻土的稳定，保证了青藏直流联网工程在多年冻土区的正常施工和长期稳定。

摘要： 本发明涉及一种穿越多年冻土区与非冻土区的隧道排水系统及其设置方法。在多年冻土段隧道下方设置防寒泄水洞，防寒泄水洞施工扰动会使多年冻土发生融化，导致地层融沉及冻胀，影响隧道整体结构安全。本发明在与多年冻土相接非冻土段设置单层隔热层防冻，设置中心深埋水沟或防寒泄水洞排水；在多年冻土段设置内外双层隔热层防冻与防融化，设置双侧保温边沟排水。通过在多年冻土段与非冻土段交界处设导水洞将洞内非多年冻土段的地下水引至位于隧道下方以外的防寒泄水洞引至洞外，从而不需在多年冻土段隧道下方增加任何排水设施，减少了泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响，同时保护冻土的原始状态，利于隧道结构的稳定。

摘要： 本发明涉及一种多年冻土区现浇灌注桩结合热管给冻土降温的结构，该结构包括置于多年冻土层内的现浇灌注桩和内设工质的热管。所述热管的下部蒸发段埋在所述现浇灌注桩中，上部冷凝段设在地表和建筑物之间；所述热管的上部设有散热器。本发明结构简单，易于实施，借助热管的工作特性可以显著降低桩基和桩基所处的多年冻土层的温度，从而防止桩基沉降。

摘要： 本发明涉及一种在多年冻土区用于降温周围冻土、阻止向开挖基坑内汇水的方法，其特征是：在距离设计基坑周边间距为0.5-5m开挖一坑槽，槽深度至地下多年冻土上限以下0-100cm的深度；在坑槽底部铺设冷却管，然后，在冷却管上面和沟槽底部、并沿坑壁铺设隔水膜至地表，用填土回填并夯实；注有循环冷冻液冷却管通过软管与地表制冷机相连。实践证明：本发明通过致冷和隔水的有效组合解决了暖季施工过程中冻土和开挖基坑的冻土融化、失稳，以及地下水的渗水和积水问题，有效保护了多年冻土的稳定，保证了青藏直流联网工程在多年冻土区的正常施工和长期稳定。

摘要： 本实用新型涉及一种穿越多年冻土区与非冻土区的隧道排水系统。在多年冻土段隧道下方设置防寒泄水洞，防寒泄水洞施工扰动会使多年冻土发生融化，导致地层融沉及冻胀，影响隧道整体结构安全。本实用新型在与多年冻土相接非冻土段设置单层隔热层防冻，设置中心深埋水沟或防寒泄水洞排水；在多年冻土段设置内外双层隔热层防冻与防融化，设置双侧保温边沟排水。通过在多年冻土段与非冻土段交界处设导水洞将洞内非多年冻土段的地下水引至位于隧道下方以外的防寒泄水洞引至洞外，从而不需在多年冻土段隧道下方增加任何排水设施，减少了泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响，同时保护冻土的原始状态，利于隧道结构的稳定。

摘要： 本实用新型涉及一种多年冻土区现浇灌注桩结合热管给冻土降温的结构，该结构包括置于多年冻土层内的现浇灌注桩和内设工质的热管。所述热管的下部蒸发段埋在所述现浇灌注桩中，上部冷凝段设在地表和建筑物之间；所述热管的上部设有散热器。本实用新型结构简单，易于实施，借助热管的工作特性可以显著降低桩基和桩基所处的多年冻土层的温度，从而防止桩基沉降。

摘要： 本实用新型涉及一种适用于多年冻土区冻土隧道的钻孔机具，所述钻孔机具包括钻杆，钻杆顶部设置有水辫，水辫通过输液软管接入液态二氧化碳贮存罐，钻杆底部为钻头；水辫、钻杆、钻头内部设置有上下贯通连接的孔道。本实用新型能对钻头附近的冻土进行降温，减少冻土的融化，从而提高钻孔效率。

摘要： 一种用于多年冻土区埋地管道保持冻土稳定的丁型热棒，其主要是：该蒸发段埋在管道两侧土壤中、冷凝段伸出地面露在空气中的热棒有一根竖直连管，其下端分别与两根另一端封闭的短管相连通，并且该两根短管的夹角为钝角，使热棒的外形大致呈倒置的丁型。上述热棒内抽真空并填充低沸点工质。本实用新型热传输效率高，能有效防止土壤和管道产生不均匀沉降，保持管道的稳定性；无需消耗电能，运行也不需费用，既节约费用又节能；安装简便，不需维护，可长期可靠运行；热棒的温度变化和工作状态容易观察和监测。

摘要： 一种用于多年冻土区埋地管道保持冻土稳定的工型热棒，该热棒有一根中间连管，其两端分别与两组另一端封闭的短管相连通，并且每组两根短管的夹角为钝角，使热棒的外形大致呈工型，上述热棒中间连管中部设有非金属绝热套。上述热棒内抽真空，并填充低沸点工质。本实用新型热传输效率高，能有效防止土壤和管道产生不均匀沉降，保持管道的稳定性；无需消耗电能，运行也不需费用，既节约费用又节能；安装简便，不需维护，可长期可靠运行；热棒的温度变化和工作状态容易观察和监测。