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。

针对油气资源开发过程中,高寒冻土地区实施管道阴极保护技术存在的土壤电阻率增加对保护电流的需求和对电位分布产生极大影响的问题,建立了高寒冻土地区管道阴极保护电位分布的数值计算模型,研究了管道穿越高寒冻土地区时在深井阳极、浅埋阳极及带状阳极保护方式下,冻土对阴极保护电位分布的影响。研究结果表明,带状牺牲阳极通常铺设于管沟底部与管道平行,阳极和管道之间较近的距离会将冻土高电阻率的影响降至较小程度,保护效果较好,因此管道穿越高寒冻土区时建议采用带状牺牲阳极保护方式。

研究不同比例的森林土、泥炭、腐熟羊粪、细沙、珍珠岩改良土壤对花叶海棠生长的影响。结果发现,不同土壤改良配比对花叶海棠生长均有不同程度的改善和促进作用,其中向试验地40 cm×40 cm×50 cm的树坑中添加50%的森林土和固定比例的其他4种改良剂,花叶海棠各项生理参数最高,平均株高45.6 cm,平均新生枝条数4.3条,平均枝条长度30.6 cm,平均地径1.36 cm。可见,该改良方案是提高高寒冻土层地区花叶海棠生长量的最佳土壤改良方式。

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...

为了提高青杨在高海拔冻土层地区的生长量,采用陶瓷太阳能集热技术人工增加土壤温度,研究不同土壤温度对青杨生长的影响。分别设置2.0、3.0、4.0、5.0℃增温梯度,对4个处理组青杨根系处的土壤进行增温处理,测定青杨新生枝粗度、新生枝长度、胸径、树高,对比得出适宜青杨生长的土壤增温范围。结果表明:土壤增温4.0℃时,青杨的新生枝粗度增长量、新生枝长度增长量、胸径增长率均达到最大,分别为14.56 mm、22.91 mm、38.83%;增温3.0℃时,青杨树高增长率达到最大值,为25.79%;青杨根系基本土壤温度增加3.0～4.0℃时,最有利于青杨的生长。

为解决高寒冻土地区防雷接地工程问题,本文结合滨绥线对我国东北地区的土壤分布和土壤特性进行了研究,探讨了影响土壤电阻率的因素,制定了降低接地电阻的工程方案,并经模拟计算提出了改善冻土地区接地安全性的方法。

以木里铁路抑尘剂喷洒站建设为例,分析高寒冻土地区铁路抑尘剂喷洒站设计过程中需要重点考虑的问题。通过对喷洒装置、喷洒站功能要求、喷洒站平面布置和抑尘剂种类的研究分析,认为对喷式喷洒装置在高寒冻土地区有更好的适应性,喷洒装置应有自动喷洒、流量调节、清洗、防冻排空和应急等功能;认为在喷洒站布置时,除满足铁路限界要求外,还应综合考虑站内信号机、轨道衡、转辙机或道岔以及喷洒需要控制的股道等因素;抑尘剂应选择抑尘效果好、贮存方便、价格低廉的复合固态浓缩型产品。