为研究冻土路堤拓宽后的阴阳坡效应和地震反应差异，以青藏地区多年冻土环境为研究背景，综合考虑了气温变化、太阳辐射、风速和对流换热等边界条件对冻土路堤温度场的影响，建立了有限元模型，通过有限元分析软件Abaqus分析了路堤加宽前后的温度场变化规律。通过原始路堤和加宽路堤各月份的路堤温度场结果，对路堤模型进行了区域划分和材料填充，分析了地震荷载作用下路堤的加速度响应和位移响应。结果表明：在不考虑加宽路堤材料和路堤搭接方式对路堤加宽的影响下，相比于原始路堤，加宽路堤并未对路堤阴阳坡效应产生放大作用，并且阴阳坡效应不会对地震反应差异产生影响。

当埋地天然气管道运营时，管道周围冻土的热平衡会被破坏。为了研究冻土区新建管道或停输再启动对周围土壤的影响，建立输气管道与冻土相互作用的热-水-力耦合计算模型，利用数值分析方法求解。对不同输运温度、埋深工况下的管道热影响和管道路堤的传热过程进行模拟。研究结果表明：当管温提升时，管道附近1.5 m内有较明显升温，冻土原有稳定性受到较大影响，当管道埋深增加时，横向影响距离变远；管道附近浅层土壤温度、相对饱和度随地表温度周期性变化并有一定滞后；埋深对冻土的自然冻胀的影响大于输送温度对其影响；缓解热影响的管道路堤可以改善有管线的冻土区。

为明确路堤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堤冻结深度和冻土区路堤监测断面实测地温监测数据的分析,研究青藏铁路多年冻土区路堤的地温特征和变化规律。结果表明:青藏铁路多年冻土区沿线路堤的临界高度是不一致的,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,路堤的上临界高度为7 m左右,在地势相对较低、气温和地温相对较高的其他地貌单元中,路堤临界高度则相对较低;青藏铁路多年冻土区高于上临界高度的路堤主要分布在昆仑山、风火山、唐古拉山等山区地貌单元中。

对长春—白城—乌兰浩特铁路扩能改造工程路堤进行实车运行测试,研究CRH2C-2068综合检测列车在速度等级分别为140,160,170,176 km/h运行条件下季节性冻土区铁路路堤表面动荷载、动变形和振动特性的变化规律,以确定路堤是否满足相应标准要求。测试结果表明:路堤K14+973和路堤K62+119基床表面动荷载最大值分别为32,29 kPa,动变形最大值分别为0. 54,0. 30 mm,振动加速度最大值分别为1. 0,1. 2 m/s2;路堤动力性能满足动车组以160 km/h及以下速度运行时的相关标准要求。

以黑龙江省冻土区公路工程为例,对纵向开裂、路基融沉、边坡冻融松散、冻胀和冰丘等常见病害进行了机理分析,旨在为黑龙江省多年冻土地区道路的养护与维修提供理论参考。

根据青藏高原多年观测资料,运用ANSYS有限元计算软件对多年冻土区铁路路堤的合理高度进行研究。结果表明:路堤临界高度与多年冻土区大气年平均温度有密切的关系,随着大气年平均温度的升高,路堤的下临界高度逐渐增大,而上临界高度逐渐减小;路堤的上临界高度恰好等于下临界高度时的临界大气年平均温度为-3.43℃,高于此温度时,多年冻土区铁路的路堤不存在临界高度;当大气年平均温度分别为-3,-4,-5和-6℃时,对应的路堤下临界高度分别为5.88,3.83,3.12和2.60 m,而路堤上临界高度分别为4.59,5.20,6.29和6.97m;计算值与实测值基本吻合,验证了采用有限元计算方法是合理的,计算结果能够反映实际情况。

本文回顾了在多年冻土区改善路基稳定性方法的效果和成本,是基于文献研究成果的综述。在冻土地基进行路堤加载或者其吸热特性降低时都会引起多年冻土地基的不稳定。研究了各种工程策略来减轻这种影响,从基本原理,效果,成本等总结了四种类型的方法,即控制路基融化、冷却路基、隔离路基和降低路基填充重量。文献表明,控制路基融化、隔离路基或降低路基填充重量不能逆转冻土地基的长期退化。通过路堤的空气对流、通风管道、热虹吸管、热量消耗或者综合这些措施对降低路堤温度、提高稳定性非常有效。地理位置、气候条件和施工材料等因素都会引起成本不同。资料显示进行正常的维护比进行路基降温更廉价,但某些环境下维护并不可行。

结合白阿线芒罕屯(含)至明水河(含)段既有铁路扩能改造工程的实际情况,确定季节性冻土地区路基防冻胀的具体措施。

研究目的:高原、冻土和环境问题是青藏铁路建设的三大难题,其特殊性和复杂性在世界铁路史上独一无二。由于独特的环境和气候条件,导致青藏铁路多年冻土区斜坡路堤的稳定性异常复杂并具有多变性。因此,为保证青藏铁路路基长期稳定和运营安全,应加强对多年冻土区斜坡路堤的系统研究。研究结论:多年冻土斜坡路堤的稳定性计算,不仅要参考普通斜坡分析的方法,也要考虑边坡失稳的时间因素;除此以外,还可以从填料的选取、铺设土工格栅、采用抗滑桩加固等方面提高多年冻土地区斜坡路堤的稳定性,通过本文研究希望能对今后的高原铁路建设及运营管理提供参考和借鉴。

在多年冻土区,只有当路堤高度大于或等于临界高度时才能保证多年冻土上限不变或上升,这是保证路堤稳定的前提条件。否则,应采取工程措施来保证路堤的稳定性。但由于气候条件、填料以及基底土质和含水量、路堤表面的热状况等条件不同,其路堤的临界高度是不一样的。对我国多年冻土区的青藏公路、青康公路和青藏铁路路堤临界高度的计算方法进行了系统论述。