中俄原油管道是我国第一条位于高寒冻土区的大型管道工程。中俄原油管道沿线多为岛状不连续、不稳定冻土,冻胀和融沉风险高。冻土灾害关键致因因素是温度、土壤类型和含水率。文章阐述了中俄原油管道的冻胀、融沉和热熔滑坡三种典型地质灾害的致因因素和失效形式。根据中俄管道冻土区的特性,提出了管道运行中位移和温度场监测的实施方法,以及应用的回填、保温、疏水和支撑等综合性防护措施。
中俄原油管道是我国第一条穿越高寒冻土区的管道,对于保障我国能源战略安全具有重要意义。目前,国内尚缺少高寒冻土区管道运行管理经验,而美国、加拿大、俄罗斯在多年冻土区建设运行了多条油气管道,具有借鉴意义。国外高寒冻土区管道运行管理技术的先进性包括实施冻土融沉监测、管道位移监测和管道内检测准确掌握管道运行状况,管沟分层回填控制施工质量,管道线路管理应用飞机巡线方式、阴极保护系统与管道同步建设运行以及重视管道伴行路维护,同时,研制开发了适用于冻土区管道维抢修的开挖机、破冰工具和履带型机车等。借鉴国外高寒冻土区管道的先进经验,对于保障中俄原油管道的安全运行具有重要意义。
高原地区由于地势较高,氧气浓度低、环境极为恶劣,加上环境温度通常较低,所以进行桥梁的施工工作难度较大,由于长期寒冷而形成的冻土层,硬度较大,不易挖掘,在这种恶劣的条件下开展施工工作,对施工工艺和技术是一个极大的考验。施工人员在这种条件下施工,要结合当地的实际环境条件和地质状况,合理选择施工方法,制定与之相匹配的施工工艺,以保证桥梁施工的顺利开展。
以青海祁连山煤炭基地为例,从含水层敏感性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立评价指标体系,进行高寒冻土区含水层保护评价。评价结果表明:研究区含水层亟需重点保护的区域面积较小,并且不存在某一种含水层类型普遍处于亟需保护的状态;含水层一级重点保护区零星分布,仅为弧山矿区、江仓煤矿二井田和四井田、冬库矿区的冻结层上含水层以及研究区内主要大泉的补给区;研究区内超过50%的面积为含水层五级保护区,其中绝大多数地区为高山基岩区,虽然保护等级低,但也应加强含水层结构稳定性等方面的监测;木里盆地、江仓盆地与默勒盆地相比较,前者含水层敏感性较强,后者含水层功能较强,虽然保护等级均为二级,但是含水层保护的侧重点不同。
为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6+200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8+200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明:在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3～4m,路基下原天然地表处沉降达4～9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形(工后沉陷)外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温...
管道试压是验证新建管道整体强度和完整性的可靠方法,新建管道投产前必须经过试压。阿拉斯加管道地处高寒、冻土恶劣环境,是国内外第一条在严寒环境下全线实施水试压的典型案例。文中介绍了阿拉斯加管道试压的准备、试压强度、应对低温的方法、试压程序以及管道干燥方法,为国内即将建设的中俄原油管道高寒冻土区管段试压提供必要的参考和借鉴。
对漠河2000～2005年逐月土壤温度数据进行整理和分析,从中选取0 cm、-40 cm、-80 cm和-160 cm 4个深度点的逐月土壤温度观测资料,从不同角度绘制土壤温度变化曲线,对不同深度土壤温度的逐月变化规律、变化幅度、极值出现时间、1 a中不同深度土壤温度的变化幅度、垂向梯度大小等问题进行研究分析。得出土壤温度的垂向变化规律以及土壤温度随时间的变化规律,为高寒冻土区农业、建筑业的规划研究提供参考依据。
针对青藏铁路建设中存在的高寒冻土区路基地下水处理问题,系统地论述了采用保温渗水暗沟处理高寒冻土区深路堑、浅路堑、路堤地基等不同地形、地质条件下路基地下水时的相应排水构造、施工方法及注意事项,并阐明了保温渗水暗沟的排水机理和应用意义。
