半导体新型热棒的试验研究及分析

冻土作为四相土体,其物理性质较为复杂,而且对于温度具有很高的敏感性,周期性的温度变化会使冻土路基发生冻胀融沉等病害。因此,在冻土地区修建铁路、公路一直是世界性的难题。在青藏铁路工程中,为了防止多年冻土的融化,维持多年冻土的稳定,热棒路基被广泛采用。众所周知,热棒只能在寒季工作,而暖季不工作。基于热棒的工作原理,再结合半导体制冷的原理,在暖季对热棒的冷凝段加入人工制冷装置,使其温度低于蒸发段的温度,从而驱使热棒工作,达到降低地温的目的。在风火山进行的试验表明,半导体新型热棒能够明显降低活动层的温度,有望在今后冻土区的铁路、公路工程建设中发挥良好的效果。     

青藏铁路清水河地区路基下伏多年冻土地温变化特征研究

基于埋设在青藏铁路清水河地区路基中两个断面内的共8个地温测试孔3年来的地温观测资料,研究了该地区铁路路基下伏高原多年冻土融化特征,分析了多年冻土上限的变化规律以及填筑铁路路基施工对下伏多年冻土赋存条件的影响。研究表明,由于受到填筑路基时赋存在路基填料内的热量的影响,铁路路基下伏多年冻土近地表的地温变化特征与天然地面下的多年冻土的地温变化特征有明显的不同,且向阳面与被阴面差别较大。多年冻土的上限在施工初期会有一个明显的下移沉降,随着时间的推移,虽然残存在路基中的热量逐渐消散,多年冻土上限下降会逐渐稳定。由于受到太阳辐射和路基边坡形状及融化夹层的影响,多年冻土上限会逐渐稳定,但不会在短时期内上升到天然地面下多年冻土的上限水平。     

青藏铁路多年冻土区路基温度场的模拟与预测

在多年冻土区修建铁路站场路基,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,地下温度场将重新分布.根据此特征可推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况.结合青藏铁路某段站场路基实际监测数据,利用ANSYS软件对2002年～2030年地下温度场进行有限元数值模拟.模拟计算结果表明:路基下冻土上限发生上移,多年冻土得到了保护;在年平均气温增长0.02 ℃的条件下,试验段内冻土人为上限和未受路基影响的冻土天然上限均逐年下降;同时,路基阳坡、阴坡两侧地下温度场分布特征的差异构成了路基不均匀变形和路面裂缝的潜在威胁.     

青藏公路沿线多年冻土活动层地温变化规律及影响因素研究

为探究青藏公路沿线多年冻土活动层地温变化规律与影响因素,本文选取青藏公路沿线2个代表性地区(西大滩、五道梁)2013—2022年多年冻土活动层地温及气象数据,对多年冻土活动层地温的时空变化规律和4个主要影响因素(气温、比湿度、降水量、表层40 cm土壤含水量)展开研究。结果显示：青藏公路沿线多年冻土活动层地温在空间特征上表现为活动层地温波动幅度随着土壤深度的加深逐渐趋于平稳;在时间特征上表现为随着土壤深度的加深,气温对活动层地温产生的滞后天数逐渐增加。4个主要影响因素对多年冻土活动层地温影响的顺序为气温>比湿度>降水量>表层40 cm土壤含水量,其中气温与比湿度对浅层活动层地温的贡献率最大,表层40 cm土壤含水量贡献率最小。该结果可为青藏公路的病害分析和防治对策研究提供科学依据。     

多年冻土地基单桩冻拔效应的计算方法与分析

为研究多年冻土地基冻结过程中桩基础的冻拔效应,基于桩周土的冻胀变形及桩土之间的变形协调关系,结合剪切位移法构建了一种考虑桩土界面相对滑移效应的单桩冻拔荷载传递的理论模型.采用有限差分法,通过MATLAB编程对桩基受力微分方程求解,获得了冻拔力的发展规律,并采用现场试验与有限元数值模拟验证了模型的合理性.接着分析了冻胀率、桩土界面本构参数及桩长对桩基冻拔响应的影响.研究表明：冻结过程桩身轴力逐渐增大,冻深附近出现轴力峰值,部分桩土界面会产生滑移;冻至最大冻深2.3 m时桩身轴力达到最大值690.3 kN,滑移段长度约为0.65倍冻深;冻拔力随土体冻胀率的增大并非呈线性增大,主要受桩土界面峰值剪切强度与残余强度的影响;桩长越长,抗冻拔效果越好.     

青藏铁路清水河地区路堤最小设计高度的计算

在青藏铁路多年冻土区路基的设计中,临界高度和最小设计高度是两个关键指标.本文针对青藏铁路清水河试验段特定条件下的试验路堤进行了研究,分析了路堤高度与上限上升高度的关系,并根据试验所得的路堤临界高度值,计算得到了该地区特定条件下路堤的最小设计高度值.研究表明:①青藏高原清水河地区铁路路堤存在临界高度;②清水河地区铁路路堤的临界高度为0.65 m;③清水河地区铁路路堤的最小设计高度为1.63 m.     

攻克三大世界性科技难题 世界最高铁路全线铺通

2005年10月15日，世界上海拔最高、线路最长、穿越冻土里程最长的高原铁路——青藏铁路（格尔木一拉萨段）正线全线完成铺轨，这是人类铁路建设史上前所未有的壮举。这标志着，在号称“地球第三极”的青藏高原上，我国研究人员成功攻克了多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱三大世界性科技难题。     

青藏铁路多年冻土区桥梁施工关键技术

介绍了青藏铁路多年冻土区桩基的施工技术及严寒大温差条件下的混凝土施工方案；讨论了耐久混凝土的应用及质量控制，耐久混凝土非结构性开裂情况、开裂原因及裂缝防治措施。     

多年冻土区涵洞插入桩基础施工技术

文章以青藏铁路某钢筋混凝土矩型涵洞为例，介绍了多年冻土区涵洞插入桩基础施工工艺和方法，并对一些施工经验进行了总结，可供同类工程参考。     

青藏铁路清水河段拼装式涵洞地温与沉降变形的变化规律

根据对青藏铁路清水河段拼装式涵洞工程监测的地（气）温及沉降累积变形数据结果，运用Excel进行整理、分析总结归纳出：在多年冻土区由于涵洞工程的修建，打破了原天然外界环境下冻土的热状况，引起涵洞基底下不同深度土体所受到的外界影响呈现出差异性；通过对涵洞基底土体地温和沉降变形年波动变化的分析，结果表明，在一个冻融循环期间涵洞冻胀抬升变形总值是低于融化下沉变形的；在经过一个冻融循环期后，涵洞从整体上呈现了一个逐渐下沉的趋势；由于各测孔沉降变形的不均匀性，将会导致涵洞工程在运营过程中出现一些病害。