为了应对在青藏铁路建设桩基础设计中由于未来气候变暖可能导致的冻土融化及承载力下降问题,以传热学理论为基础,建立了冻土地基单桩地温场的热分析模型,采用有限单元法考虑裸露桩基表面吸收太阳辐射的同时,在大气自然对流换热、冻土相变、气候变暖等条件下,计算分析了典型湿润性永久冻土区在未来30年单桩地基桩土体系的温度变化及其长期承载力的变化趋势。研究结果表明:地表以下3～20m在2010～2040年30年间,天然地温与桩土体系温度随着时间均有升高,单桩承载力在未来时间内有降低趋势;2040年夏季桩基承载力较2010年同期下降了41.5%,冬季桩基承载力较2010年同期下降了28.6%;在未来的寒区桩基础设计中应充分考虑这一"动态因素",对于目前已建成桩基础,提出合理有效的提高桩基承载力的措施是解决这一问题的关键。
基于青藏铁路楚玛尔河试验段10年(2003～2013)的地温监测资料,对青藏铁路4种典型路基结构的长期热状况进行了对比分析.结果表明,不同路基结构的长期热状况表现出较大的差异.普通路基与块石基底路基地温场存在明显的不对称分布,表明以上两种路基结构不利于路基的长期热稳定.但块石护坡路基与U型块石路基的地温场分布则表现出了较好的对称性.尽管块石护坡路基下浅层冻土地温存在一定的降温过程,但深层多年冻土却呈现出缓慢升温趋势,显示U型块石路基的热稳定性要优于块石护坡路基.被监测的4种路基结构中,U型块石路基在降低多年冻土温度与提高路基地温场对称性方面表现出了最佳的长期效应.基于青藏铁路10年的监测结果,充分肯定了主动冷却路基设计思路在保护冻土路基长期热稳定性方面的有效性,同时采用冷却路基技术的青藏铁路也达到了时速100 km h?1的设计要求.尽管如此,由于坡向效应所导致的路基左右路肩下的热差异存在于所有监测的路基结构中,但不同结构的热差异幅度不同,并将可能导致路基发生潜在的非均匀性沉降变形,因此需要在后续的维护工程中进行调整.