不同边界条件对多年冻土上限影响的模型试验研究

在全球气候转暖对多年冻土影响的情景下 ,开展了在多模式下气温升高对冻土上限的影响试验研究 .针对不加抛石遮阳棚、加抛石、加抛石遮阳棚 3种情况 ,地表温度均采取基本温度加 2次不同升温冻融循环 ,每次温控指标逐级提高 0 .5℃ ,即地表温度 3次变化依次按照 - 16 .1～ 5 .8～ - 13.3℃、 - 15 .6～ 6 .3～ - 12 .8℃、 - 15 .1～ 6 .8～ - 12 .3℃进行 .结果表明 ,加抛石及遮阳棚对多年冻土上限有着明显的影响 ,冻土上限的变化与气温基本上呈正相关 。

影响多年冻土上限下降的因素及防护措施

通过青藏高原多年冻土地区气温、植被及人为活动等因素对多年冻土上限影响的分析,提出了青藏公路路基稳定性的防护措施。

路基的开挖与填筑对多年冻土上限的影响

就路基的开挖与填筑对其下多年冻土上限的影响,从相变和热传导的角度来考虑,运用数值模拟的方法,计算出多年冻土上限位置的变化情况,并分析了这种变化所带来的一些问题。

计算多年冻土上限深度的地温法

本文以大量实测资料为基础,探讨了季节融化层导温性能及地温峰值滞后等自然因素对多年冻土上限深度的影响。还通过地表面的热效应和气温脉动的研究,讨论了多年冻土上限深度的小区域特点和未来期望值。提出了适合青藏高原多年冻土区计算多年冻土上限深度的半经验公式。由于主要依据是地温的分布和传导特征,故称之为“地温法”。

青藏铁路多年冻土上限勘察及工程意义

分析影响青藏铁路多年冻土上限的因素 ;根据青藏铁路的勘察经验 ,介绍如何在实地快速而准确地判定多年冻土上限 ;分析多年冻土上限的变化对工程的影响 。

高温不稳定多年冻土区保温护道路基热状况监测分析

基于高温不稳定多年冻土区保温护道路段地温监测数据,分析了天然场地及左右路肩下地温、年平均地层温度、热收支及多年冻土上限变化等,探讨了气候变暖及阴阳坡效应下路基不同位置不同深度热状态变化特性及其与天然场地的差异。结果表明:左右路肩阴阳坡效应显著,左路肩下多年冻土最大融化深度为右路肩的2倍,最大融化深度降低速率为右路肩的5倍,且左路肩下多年冻土上限下降速率为右路肩的1.5倍;右路肩处在阴坡且保温护道可能对其多年冻土维持稳定起到了一定积极作用,抬升了其人为冻土上限并减缓了上限下降速率。不同位置年平均地层温度均呈上升趋势,且增长速率随深度逐渐降低,然而左路肩的路基与天然场地交界面附近温度增长速率大于2.5 m深度处,表明此特殊位置土层在多因素作用下可能受到更强的热扰动影响。一般情况下,冻土吸热放热量均随深度降低逐渐减少,但多年冻土上限处在0℃等温线的特殊位置,可能出现吸热量突然增大的现象;多年冻土上限处由于深度较深,热收支增长速率已不受阴阳坡效应影响,该断面左路肩多年冻土上限处年平均热收支为右路肩的2.92倍,但其热收支增长速率几乎相等。

多年冻土区铁路桥台-路基水热力耦合数值分析

为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理,并分析其变形规律,针对这一病害建立桥台-路基有限元模型,分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论,联立冻土水热微分方程,并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型,通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例,对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明:在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势,但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间,桥台后路基持续发生差异性水平冻胀,顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。

气候变化背景下青藏铁路沿线多年冻土变化特征研究

多年冻土是复杂地气系统的产物,以升温为特征的气候变化不可避免地对其产生影响.基于青藏铁路沿线8个天然场地2006-2011年的地温监测资料,分析了气候变化背景下,多年冻土升温特征及上限变化规律,并对低、高温冻土的变化特征进行了对比分析.结果表明:2006-2011年监测期间,铁路沿线多年冻土正在经历明显的升温趋势,上限附近和15 m深处平均升温率分别为0.015℃·a-1和0.018℃·a-1,其中,低温冻土区在上述两个深度处升温均比高温冻土区显著;多年冻土上限深度也表现出一定的增深趋势,平均增深速率为4.7 cm·a-1,其中,高温冻土区增深速率大于低温冻土区.低、高温冻土对气候变化的响应表现出了较大差异.同时,受局地因素的影响,不同区域在升温和上限增深上也存在一定差异.

瞬变电磁法(TEM)在多年冻土区的应用研究

多年冻土的上下限是在多年冻土区从事冻土研究、工程设计施工、气候水文生态模式等方面非常重要的参数,它可以通过破坏环境的有损方法(坑探和钻孔)或无损的物探方法来获取.结合少量的坑探和钻孔资料,应用瞬变电磁法(TEM)对青海省兴海县温泉地区多年冻土进行探测.基本查清了本地区多年冻土分布特征、上下限深度和多年冻土层的厚度,获取了冻土与环境因子的本底数据资料.此次探测结果表明,在多年冻土区应用TEM无论在理论上还是实践上都是可行的,具有适应范围广、施工方便、工作效率高的特点,证明了该方法和技术在多年冻土区有着广泛的应用和发展前景.

多年冻土地区构筑物沉降变形分析

根据现场观测和数值分析,将多年冻土地区构筑物的沉降变形归结为几个具有不同机制的物理力学过程共同作用所致。伴随着冻土上限下降所产生的融沉,由于构筑物的修建引起多年冻土层升温而产生的高温冻土的蠕变和活动层的未冻土在暖季发生的蠕变,以及由于活动层中冻融循环改变了土的工程性质而导致的附加沉降变形。基于青藏公路和青藏铁路的修建和维护的实践,分析了以上几个可能引起沉降的原因。

青藏铁路高路堤下多年冻土热状态分析

对青藏铁路高路堤下多年冻土热状态监测结果进行分析研究。选取北麓河试验段3个不同高度(3.0,4.2,5.0m)的路基监测断面,对其多年冻土的地温特性进行研究。结果显示,稍高路堤的修筑有助于多年冻土上限的抬升,在经过2个冻融循环以后,试验路基下多年冻土上限抬升了0.3～0.7m,说明高路堤对多年冻土的保护起到积极作用。但是路堤的高度也不是越高越好,过高的路堤反而会造成工程效果下降,因此需要选择合理的路基高度。从分析结果也可以看出,高路堤的修筑也存在着潜在的不利方面。由于高路基的表面年平均气温要高于天然地表,路基表面的融化期较天然地表长而冻结期较天然地表短,同时路基表面的地温在融化期较天然地表高而在冻结期则与天然地表基本相当,造成路基表面融化指数大于天然地表而冻结指数要小于天然地表。高路基的另一个不利因素是路基填土在阻止暖季热量向下传导的同时也阻碍了寒季冷量向多年冻土的补给,导致多年冻土上限的抬升主要靠下部冻土的冷量消耗来维持。监测结果显示,高路基铺设后,上限以下多年冻土有明显的升温。这些将为路基的长期稳定性带来潜在的不利影响。通过对原天然地表下冻土温度变化过程的分析,得出路基对下伏冻土温度的影响范围在原天然地表下10.0m以上。

探地雷达在祁连山多年冻土调查中的应用

探地雷达用于多年冻土区的勘测一般通过钻孔和探坑进行直接对比来确定冻土层分布状况,但在野外工作中,钻孔资料一般很难得到,而探坑在有限的人力物力条件下也很难开挖,这给冻土层的野外确定带来很大困难.我们采用雷达探测资料寻找浅层地下冰深度来确定多年冻土上限的深度,企图能在没有现场对比资料的情况下寻找一种利用探地雷达探测多年冻土的简易方法.探测结果显示,通过地貌特征寻找浅层地下冰可能存在的典型地段进行雷达探测能很容易确定多年冻土上限的位置.2007年在祁连山区利用Pulse EKKO Pro探地雷达进行了多年冻土的野外探测,结果显示:大雪山老虎沟海拔3 684 m(39.5907°N;96.4339°E)处多年冻土上限约为2.2 m,在冷龙岭北坡的水管河源头海拔4 053 m(37.5463°N;101.7709°E)至海拔3 907 m(37.5508°N;101.7752°E)处的多年冻土上限深度为2.5 m,在宁昌河源头沿河岸从海拔3 448 m(37.5649°N;101.8455°E)至海拔3 377 m(37.5797°N,101.8377°E)处多年冻土上限为2.4 m,在走廊南山的观山河源头海拔3 468 m(39.2615°N;98.6715°E)处多年冻土上限深度在2 m左右.另外根据4个勘察区多年冻土特征地貌分布区的最低分布海拔总结得出,老虎沟地区为冻土下界分布最高地区,关山河源头为冻土下界分布最低地区.其原因主要是降水和植被的差异造成的结果,降水量大和植被良好的地区多年冻土下界的分布海拔就低,反之亦然.

U型块石路基结构对多年冻土的降温作用

通过对比北麓河试验段U型块石路基结构和普通路基下部土体温度监测研究,U型块石路基显著地抬升路基下部多年冻土上限,具有较强的降低多年冻土温度的作用.2005—2007年间,U型块石路基下多年冻土上限平均抬升幅度达0.9~1.4 m.路基中心下部0.5 m深土体温度降温幅度达1.13℃,原天然上限附近土体温度降温达1.28℃,5 m深的多年冻土降温幅度达0.77℃,且U型块石路基下部土体温度呈现逐年降低的趋势.然而,普通路基下部土体温度远比U型块石路基下部要高,2005年普通路基下部0.5 m深土体年平均温度比U型块石路基高1~3℃,1.5 m处高0.8~1.9℃,5 m处高1.2~1.5℃.同时,U型块石路基下部多年冻土上限抬升比普通路基大,2004—2006年间U型块石路基左路肩下多年冻土上限抬升比普通路基大0.86 m,路基中心大0.5 m.

确定大兴安岭地区多年冻土层上限的工程勘察方法

讨论多年冻土上限深度的影响因素及确定大兴安岭地区多年冻土层上限的工程勘察方法

多年冻土区保温护坡路基的效果模拟

针对多年冻土分布地区保温路基中两侧加铺保温护坡的情况 ,用数值方法对比分析了路基下多年冻土上限位置的变化情况 ,得出了一些规律 ,并分析了其中的不足 ,以期对工程实际给予一定的指导。

试论我国多年冻土区地下水的分类

多年冻土区地下水分类,我国至今尚未有统一说法。当前国内外仍沿用前苏联学者Н.П托尔斯欣和П.Ф什维佐夫等人提出的多年冻土区地下水按埋藏条件分类方法,将地下水分为冻结层上水、冻结层间水、冻结层下水。 这种地下水的分类方法,经我国多年来在多年冻土区的工程实践验证,此种分类方法弊病甚多,不但不能如实反映自然界中地下水生成、分布、补给、排泄之特征,更未涉及到地形地貌、地质岩性、水文气象,不能反映出多年冻土区地下水独特系统。为此,由于多年冻土区地下水与其多年冻土互相制约、互相影响,又控制自然界水的循环,

多年冻土地区厚层地下冰对铁路的危害与防治

一、概况大兴安岭北部是我国最北部边疆,位于多年冻土地区的铁路共长1635公里,它包括牙林线、嫩林线、及以北各条铁路,俗称大兴安岭寒区铁路(简称寒区铁路)。该地区最低气温-52.3℃(漠河),年平均气温-2°～-5℃,多年冻土厚度达120米(满归)。大兴安岭北部铁路分别处于:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类多年冻土区内,见多年冻土分区图1。Ⅰ类多年冻土属于大片连续多年冻土,Ⅱ类冻土属于岛状融区地带,Ⅲ类属于岛状多年冻土区。

遮阳网在多年冻土区边仰坡防护中的应用研究

为了分析评价遮阳网对冻土边坡的实际降温作用,建立了冻土边坡数值计算模型,将太阳辐射作用等效为气温增量,探讨了太阳辐射对冻土边坡的地温影响,计算了不同遮阳率下的边坡融深,并结合现场监测,得到了遮阳网的实际遮阳率以及对冻土上限的提升效果。

多年冻土

凡温度等于或低于0℃，且含有固态水的土称为冻土，这种状态保持3年或3年以上的称为多年冻土。在多年冻土地区，受到季节变化而融化或冻结的地表层称为季节融化层。多年冻土的上部界限，称为多年冻土上限。多年冻土的下部界限，称为多年冻土下限。上限和下限之间，可能有局部融区。

宁张公路盘坡至扁都口段多年冻土工程地质初步勘察

宁张公路(227线)南起青海省省会西真市,北至甘肃省河西走廊重镇张掖市,是青海省通往欧亚大陆桥的一条重要干线公路。随着欧亚大陆桥经济带的进一步建立,我国西部及青海省经济必然进入一个发展时期,宁张公路肩负着巨大的运输重任。因此,宁张公路的改建工程是十分必要的。