青藏鐵路多年凍土路基可靠度研究.pdf

1、我國是凍土面積分布最廣泛的國家之一，其中多年凍土面積約占世界多年凍土分布面積的10％，約占我國國土面積的21.5%。多年凍土區(qū)工程的建設主要問題在于如何保證凍土區(qū)工程的熱學，力學穩(wěn)定性。隨著全球氣溫升高和青藏高原上越來越多的工程活動，導致青藏高原氣溫升高，加速改變了多年凍土內部的水熱交換關系，加劇了多年凍土上限的下降、多年凍土的退化等現(xiàn)象，影響了青藏高原多年凍土區(qū)鐵路路基的長期穩(wěn)定性及列車運營安全。青藏高原多年凍土區(qū)鐵路路基的建設，在2

2、0世紀主要采取被動保溫措施來延緩凍害對鐵路路基的破壞，進而發(fā)展到采用路基插入導熱棒等主動降溫的措施來降低凍害，但始終無法徹底解決氣候變暖和工程活動引起的多年凍土凍脹、融沉等凍害對寒區(qū)工程的破壞問題。由于青藏高原鐵路路基內凍土的特殊性質，路基的穩(wěn)定性不但受到自身結構和材料的影響，還在很大程度上受到外界各種因素的影響，所以凍土路基的可靠性包含了許多不確定因素，無法在短期內完全準確的預知這些不確定因素所能造成的后果，因此必須在工程中采取一些方

3、法解決其不確定性。
　　為了更好的控制和治理凍土路基病害，本文以未來50年里，全球氣溫將升高2.6℃，基于多年凍土路基水-熱-力三場的研究，建立基于三場耦合的關系模型，使用COMSOL Multiphysics仿真模擬軟件對凍土路基50年里的變化進行仿真模擬，并在此基礎上，對凍土路基沉降進行可靠性評價，研究結果表明：
　　(1)一月份，路基表面溫度最低，第50年道碴頂部中心溫度為-10.42℃，比路基完工一年后的溫度升高了2

4、.02℃。七月份，路基頂部溫度最高，第50年溫度達到19.60℃，比路基修建完工后一年的溫度高約3.31℃；且路基內部溫度變化幅度由外向內逐漸變小，隨著時間的推移，路基整體的溫度逐漸上升。
　　(2)溫度場的變化引起應力場的重分布。一月份，凍土土體發(fā)生凍脹，最大應力發(fā)生在路基頂端；七月份，融沉時則發(fā)生在路基坡腳處。
　　(3)一月份，路基頂部豎直位移呈減小趨勢，隨著溫度的升高，凍脹減弱，凍土上限下降；七月份，凍土路基豎直沉降

5、最大值發(fā)生在路基表面中心處，隨著時間的推移，融沉作用加強，豎直位移不斷增大。
　　(4)一月份，凍土路基水平位移最大值局限在坡角范圍之內；七月份，凍土路基水平位移最大值發(fā)生在坡腳，隨著時間的推移，由于融沉作用，坡腳及附近天然地表處的水平位移都有顯著的增大；從長遠來看，位移在前期下降較快，之后變化速率減弱乃至趨于穩(wěn)定。
　　(5)凍土路基沉降的可靠度指標隨著時間的推移是不斷變化的，最初可靠度指標明顯降低，隨后變化趨勢漸漸緩慢，