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摘要:科技和经济不断的高速发展,越来越让我们的物质生活都有所提高,同样也使得地域性限制变小,这一点充分体现在交通设施的快速建设和发展上。从平原到高原,我们面临的挑战也越大,路基的稳定性对于线路的使用寿命和维护都具有重要意义
。在此我们将对冻土路基稳定性主要因素做以下简析。
关键词: 冻土 路基稳定性 影响因素 探讨
引言:
对于铁路来说,良好的路基是必不可少的组成部分,路基的优质是保证铁路建成投入使用后正常使用的前提。尤其是像青藏铁路这种面临的冻土的含冰量比较高,受多年的冻土制约,使得铁路建设工程不容易实施并且铁路建成后的稳定性也备受考验。所以对冻土路基稳定性影响因素的探讨就显得必要。
一、 影响冻土路基稳定性的最直接因素——太阳辐射和降水
冻土由固体矿物颗粒以及冰包液相水等组成,路基的稳定性不仅取决于其本身的性质,更受到外部因素的直接影响。太阳辐射会强度最气温造成影响,更会直接导致路面温度随之改变,路面的比热容较小,冻土路基对温度的敏感程度就更大。另外,路面所在的位置也会关乎其稳定性,因为太阳辐射强度会随海拔及维度还有向阳以及背阳而存在差异。随气温的研究我们一直比较重视,因为它能表现出因纬度海拔的地带性差异,还能作为局部气候情况的综合指标。气温与冻土的最大融化深度关系非常密切,所以成为十分重要的评价冻土路基热稳定性的参考量。降水和蒸发关系着融化层的湿度状况,青藏高原的融化季节多雨,使得融化层的浅层湿度增加,而这一时期恰又蒸发的厉害,就会造成融化层湿润和疏干交互,非常不利于冻土路基的稳定。并且此时会因湿度的变化引起土质骨架的变化,使路基的热周转能力大幅下降。降水量对分析冻土季节融化层和其深度都有客观意义。
二、 地表水与融化层地质对冻土路基稳定性的影响
路基下卧冻土的发育深受路基侧存在的地表水以及冻结层上水的制约,也就自然会影响到冻土路基的稳定性,因为路基中的水通过冻融过程后会冻胀和下沉,就容易导致路面沉陷不平甚至破损的现象发生。这也是道路冻害现象发生的实质。据资料显示,青藏铁路卧冻土的融化核内存在积水。融化核内的水与冻土长期依托又彼此影响,可以说是以一个相对稳定的热源而存在,它能加快冻土融化形成稳定的融化深度。存积在路基中的水在季节的转换过程中也会发生形态变化,我们有必要掌握其规律,并尽量控制其向对我们开展工作有利的方面发展。地表水会影响到融化层的地质,主要是因为它与太阳辐射以及季节融化层的表面形状等外界因素共同作用,使得矿物成分形成不同的孔隙率和密度这些差异会影响到上层的热容积容量和导热导温导湿系数等。除此之外,还有季节融化层的工程地质也影响着冻土路基稳定性,因为铁路都是带状的是众多结构物的整体,其受到车辆载荷以及自重的影响,深度一般是0.5~2.8m左右,所以要在冻土地区建设铁路,就很有必要对此分析并了解这里的工程地质。要充分考虑到山地盆地高原等地形的分布,以及冰积,湖泊河流的沉积以及风化物等等的相关因素。在工程施工以前做好充分准备。
三、 路基的填料及其断面和实际路况也是重要因素
路基相对于铁路的重要性不必多说,路基填料是路基质量好坏的最关键因素。粘性土对于保护冻土来说是最佳选择,砂性土稍差,而相比之下砂砾石更差,但往往在施工过程中要结合实际情况,考虑到交通,气候,工程质量以及所耗投资等综合因素。想青藏铁路的沿线有比较丰富的砂类土,这样就可以就地取材,若沿线有粘性土并且水文条件比较好则是最好不过的选择,若水温情况不够理想,则需要远运粗粒土对路堤进行填筑。我们都知道路面自然吸热量远比天然的普通地面要高,如果将堤顶设计的比较宽就会使得堤体中心下的热增量变大,铁路就越受影响。路面性狀会直接影响路堤顶的热平衡。
四、 路基的高度和多年冻土层土质
从理论上来讲,升高路基高度,热稳定性也随之提高,但我们同时要考虑到其限制条件,一方面路堤高度不能太低,另一方方面也不能太高,也就是要控制在合理的高度范围才好。在路堤过低的情况下路基下伏压密排水,土层的热阻和热储变小,比较容易出现整体的热稳定状况恶化加剧。而路堤过高则不利于行车安全,也不符合保护环境持续发展的理念,更容易造成成本的浪费。由于多年冻土的骨架和成分不同,其构造、温度、以及含冰量等参数也就不同,进而直接影响到土层的容积热容量,导热导温参数的变化。多年冻土铁路路基变形以及工程中建筑被破坏的主要原因就是冻土的含冰量过高,其融化过程影响了冻土路基的稳定性和整体性。如青藏铁路沿线含冰量较高的部位离地表比较紧,很容易被自然因素和人为因素的干扰,这部分的地下冰分布复杂,确是密切关系到路基的稳定性,应该引起铁路建设相关部门的高度重视。
结语:
综合以上几种因素的分析,我们不难看出这几个方面都是共同作用于冻土路基的稳定性,文中从太阳辐射,气温,降水,工程地质等多方面进行了探讨,客观的指出冻土路基稳定的的主要影响因素。对于我们现在的社会,铁路的发展扮演着重要的角色,是人们跨越地域的枢纽,我国普通自然地域的铁路建设已经比较成熟,但是对于多年冻土地域的铁路建设工作的开展还有不少阻力,所以我们要致力于研讨在多年冻土地段的路基稳定性提高的问题,克服困难,提高工程质量,相关工作人员也要不断提升自身技能和素质,为国家的铁路发展作出贡献。
参考文献:
[1] 李忠,唐义彬. 青藏高原清水河多年冻土区铁路路基沉降变形特征研究[J]. 铁道标准设计. 2005(10)
[2] 窦明健,胡长顺,何子文,张永清. 青藏公路多年冻土段路基病害分布规律[J]. 冰川冻土. 2002(06)
[3] 王绍令,赵林,李述训,季国良,谢应钦,郭东信. 青藏公路多年冻土段沥青路面热量平衡及路基稳定性研究[J]. 冰川冻土. 2001(02)
[4] 张鲁新. 青藏铁路高原冻土区地温变化规律及其对路基稳定性影响[J]. 中国铁道科学. 2000(01)
。在此我们将对冻土路基稳定性主要因素做以下简析。
关键词: 冻土 路基稳定性 影响因素 探讨
引言:
对于铁路来说,良好的路基是必不可少的组成部分,路基的优质是保证铁路建成投入使用后正常使用的前提。尤其是像青藏铁路这种面临的冻土的含冰量比较高,受多年的冻土制约,使得铁路建设工程不容易实施并且铁路建成后的稳定性也备受考验。所以对冻土路基稳定性影响因素的探讨就显得必要。
一、 影响冻土路基稳定性的最直接因素——太阳辐射和降水
冻土由固体矿物颗粒以及冰包液相水等组成,路基的稳定性不仅取决于其本身的性质,更受到外部因素的直接影响。太阳辐射会强度最气温造成影响,更会直接导致路面温度随之改变,路面的比热容较小,冻土路基对温度的敏感程度就更大。另外,路面所在的位置也会关乎其稳定性,因为太阳辐射强度会随海拔及维度还有向阳以及背阳而存在差异。随气温的研究我们一直比较重视,因为它能表现出因纬度海拔的地带性差异,还能作为局部气候情况的综合指标。气温与冻土的最大融化深度关系非常密切,所以成为十分重要的评价冻土路基热稳定性的参考量。降水和蒸发关系着融化层的湿度状况,青藏高原的融化季节多雨,使得融化层的浅层湿度增加,而这一时期恰又蒸发的厉害,就会造成融化层湿润和疏干交互,非常不利于冻土路基的稳定。并且此时会因湿度的变化引起土质骨架的变化,使路基的热周转能力大幅下降。降水量对分析冻土季节融化层和其深度都有客观意义。
二、 地表水与融化层地质对冻土路基稳定性的影响
路基下卧冻土的发育深受路基侧存在的地表水以及冻结层上水的制约,也就自然会影响到冻土路基的稳定性,因为路基中的水通过冻融过程后会冻胀和下沉,就容易导致路面沉陷不平甚至破损的现象发生。这也是道路冻害现象发生的实质。据资料显示,青藏铁路卧冻土的融化核内存在积水。融化核内的水与冻土长期依托又彼此影响,可以说是以一个相对稳定的热源而存在,它能加快冻土融化形成稳定的融化深度。存积在路基中的水在季节的转换过程中也会发生形态变化,我们有必要掌握其规律,并尽量控制其向对我们开展工作有利的方面发展。地表水会影响到融化层的地质,主要是因为它与太阳辐射以及季节融化层的表面形状等外界因素共同作用,使得矿物成分形成不同的孔隙率和密度这些差异会影响到上层的热容积容量和导热导温导湿系数等。除此之外,还有季节融化层的工程地质也影响着冻土路基稳定性,因为铁路都是带状的是众多结构物的整体,其受到车辆载荷以及自重的影响,深度一般是0.5~2.8m左右,所以要在冻土地区建设铁路,就很有必要对此分析并了解这里的工程地质。要充分考虑到山地盆地高原等地形的分布,以及冰积,湖泊河流的沉积以及风化物等等的相关因素。在工程施工以前做好充分准备。
三、 路基的填料及其断面和实际路况也是重要因素
路基相对于铁路的重要性不必多说,路基填料是路基质量好坏的最关键因素。粘性土对于保护冻土来说是最佳选择,砂性土稍差,而相比之下砂砾石更差,但往往在施工过程中要结合实际情况,考虑到交通,气候,工程质量以及所耗投资等综合因素。想青藏铁路的沿线有比较丰富的砂类土,这样就可以就地取材,若沿线有粘性土并且水文条件比较好则是最好不过的选择,若水温情况不够理想,则需要远运粗粒土对路堤进行填筑。我们都知道路面自然吸热量远比天然的普通地面要高,如果将堤顶设计的比较宽就会使得堤体中心下的热增量变大,铁路就越受影响。路面性狀会直接影响路堤顶的热平衡。
四、 路基的高度和多年冻土层土质
从理论上来讲,升高路基高度,热稳定性也随之提高,但我们同时要考虑到其限制条件,一方面路堤高度不能太低,另一方方面也不能太高,也就是要控制在合理的高度范围才好。在路堤过低的情况下路基下伏压密排水,土层的热阻和热储变小,比较容易出现整体的热稳定状况恶化加剧。而路堤过高则不利于行车安全,也不符合保护环境持续发展的理念,更容易造成成本的浪费。由于多年冻土的骨架和成分不同,其构造、温度、以及含冰量等参数也就不同,进而直接影响到土层的容积热容量,导热导温参数的变化。多年冻土铁路路基变形以及工程中建筑被破坏的主要原因就是冻土的含冰量过高,其融化过程影响了冻土路基的稳定性和整体性。如青藏铁路沿线含冰量较高的部位离地表比较紧,很容易被自然因素和人为因素的干扰,这部分的地下冰分布复杂,确是密切关系到路基的稳定性,应该引起铁路建设相关部门的高度重视。
结语:
综合以上几种因素的分析,我们不难看出这几个方面都是共同作用于冻土路基的稳定性,文中从太阳辐射,气温,降水,工程地质等多方面进行了探讨,客观的指出冻土路基稳定的的主要影响因素。对于我们现在的社会,铁路的发展扮演着重要的角色,是人们跨越地域的枢纽,我国普通自然地域的铁路建设已经比较成熟,但是对于多年冻土地域的铁路建设工作的开展还有不少阻力,所以我们要致力于研讨在多年冻土地段的路基稳定性提高的问题,克服困难,提高工程质量,相关工作人员也要不断提升自身技能和素质,为国家的铁路发展作出贡献。
参考文献:
[1] 李忠,唐义彬. 青藏高原清水河多年冻土区铁路路基沉降变形特征研究[J]. 铁道标准设计. 2005(10)
[2] 窦明健,胡长顺,何子文,张永清. 青藏公路多年冻土段路基病害分布规律[J]. 冰川冻土. 2002(06)
[3] 王绍令,赵林,李述训,季国良,谢应钦,郭东信. 青藏公路多年冻土段沥青路面热量平衡及路基稳定性研究[J]. 冰川冻土. 2001(02)
[4] 张鲁新. 青藏铁路高原冻土区地温变化规律及其对路基稳定性影响[J]. 中国铁道科学. 2000(01)