近年来青藏高原冻土区的路基容易发生融沉现象,究其原因,全球变暖、冻土的季节性变化和人为因素等因子都是导致这种现象的根源。为了青藏铁路的运营安全,对处于岛状多年冻土区的变形路基,通过片石护坡和热棒相结合的方式进行补强。文中根据青藏铁路长期观测系统数据,对路基变形原因,结合路基两侧的天然孔和人工孔进行了路基变形程度、地面孔地温曲线、路基两侧的融化进程曲线等数据分析。结果显示:通过上述治理工程措施,岛状冻土区的冻土人为上限有所抬升,路基本体趋于稳定;由于路基自重和行车荷载等因素作用下路基产生蠕变,从而导致路基发生沉降。

通过对青藏铁路多年冻土区长期监测系统多年来的大量实测数据进行分析,研究了青藏铁路路基下多年冻土演化特征及规律。研究结果表明:青藏铁路沿线气温逐年升高,降水量、冻结指数和融化指数逐年增大,暖冬现象明显,地表温度年升高率达到0.06℃/年;沿线多年冻土区2007—2013年间冻土天然上限下移的达91%,不同深度处的地温整体处于升温状态;青藏铁路路基下多年冻土也发生了升温退化,在2007年冻土人工上限相对原天然上限均抬升的占81%,路基下多年冻土退化明显滞后于天然场地;片石路基、热棒路基等主动降温措施效果明显,保证了青藏铁路多年冻土路基工程的稳定。

为综合评价多年冻土区片石路基工程措施效果,以青海柴木铁路为例,通过分析筛选多年冻土区片石路基工程措施效果评价因子,给出各评价指标的层次结构,建立综合评价模型,确定工程效果评价分级标准与评价因子权重,采用模糊数学方法对柴木铁路多年冻土区片石路基工程措施效果进行评价,评价结果显示:柴木铁路多年冻土地区片石路基工程效果评价结果为较好状态的占86.1%,处于一般状态的比例为7.5%,处于较差状态的为6.4%,没有处于良好状态的路段.结合试验断面测温资料,采用模糊方法的评价结果与野外实际观测结果基本相符,说明此方法可运用于多年冻土区片石路基工程措施效果评价中.

冻土沼泽湿地地区铁路路基形式广泛采用倾填片石结构,受全球气候变暖、局域环境变迁等自然因素的影响以及铁路路基的热扰动,铁路沿线的冻土沼泽湿地在加速萎缩,下部多年冻土在加速退化,修筑于其上部的铁路路基呈现出加速失稳的状态。为保证铁路运营安全,并为运营维护与设计提供技术指导,针对冻土沼泽湿地萎缩与倾填片石路基的结构特点,通过稳定性分析,提出采用主动防护的热棒、太阳能制冷技术,并提出了加强防排水、改善地表条件、帮宽、设置护肩及抬高道砟等防护措施。

在青藏铁路五道梁低温冻土区进行了片石护道路基新结构和土护道路基结构的实体工程试验,以确定路基修筑对温度场的影响.对测试断面冻融循环的地温监测资料的分析表明,2004年片石路基左右路肩孔冻土上限处,年平均地温分别低于土护道路基相应位置0.12℃和0.14℃,2005年片石路基左右路肩孔分别低于土护道路基相应位置0.65℃和0.03℃,冻土上限以下地温均呈逐年下降趋势.片石护道和土护道路基冻土上限均存在不对称性,但随着时间发展,片石护道路基最大融化深度位置基本接近或超过天然地面,且冷生过程还在继续.该区域的片石护道路基新结构能够有效发挥降低地温、主动保护多年冻土的作用.

以青藏铁路五道梁片石路基为研究实例,分析了片石层的工作原理,并与一般路基不同位置处的地温进行了比较,认为片石路基有利于保护冻土地温.在考虑空气对流作用的前提下,对五道梁片石路基进行了地温预测,结果表明,在预测前30年还能有效地保护冻土,而50年后其人为上限出现下凹形态.