川藏铁路涎流冰致灾机理及防治措施研究

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涎流冰是高寒地区普遍存在的一种地质灾害。川藏铁路沿线途经的高原地区,具备涎流冰发育的地下水和负温条件。涎流冰病害将对川藏铁路建设和正常使用产生重大的考验。本文主要通过卫星识别、现场调查、室内模型试验、数值模拟分析等方法,开展涎流冰对拟建川藏铁路的工程致灾影响及防治措施研究。现场对铁路沿线及G318交通廊道发育的涎流冰进行统计分析,查明川藏铁路沿线涎流冰的出露类型和发育分布特征。针对涎流冰对铁路的工程危害,利用软件查明病害规模分布,得出冰体宽度规模集中于5-20m,对路基危害最大。通过有限元分析软件对边坡、隧道等典型工程进行数值模拟分析,发现地下水因素对川藏铁路涎流冰的发育起着至关重要的作用。涎流冰出露于坡面破碎薄弱处或隧道围岩接触部位,漫延的冰体规模由渗出水量决定,渗流还将会影响坡体的稳定。涎流冰发育破坏是一个冻结-消融的过程。分别进行粗砂、卵(碎)石、防水层三种措施下的涎流冰模型试验研究。试验过程中温度在模型试验后半段(80h)后,均达到临界温度0℃;而孔隙水压变化表现为三阶段模式:阶段1-毛细负压阶段,阶段2-快速增压阶段,阶段3-降压平稳阶段。进行三种措施下的防治效果分析,三种防治措施防治效果理想。对比孔隙水水压、温度、冻胀面积,防水层措施下冻结发生率最低,效果比之更优。结合现场调查、模型防治试验、数值模拟分析等结果得出,涎流冰预防关键点在于地下水的防治。坡内渗水通道埋设深度(H)>地区冻结深度(h),建议取当地最大冻结深度的1.5倍。回填厚度根据地区涌水量大小决定,建议厚度取值1.5m。防水层渗透性质是进行涎流冰防治过程中的重要指标,除了满足防水隔水性质外,防水层还需兼具一定的强度、延展伸长率、单位质量等指标。
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