路基土体“时变覆盖效应”的数值模拟分析

针对寒区铁路路基浅层土体冻结状况变化时使其透气透水性(覆盖条件)改变,进而影响其内水分迁移、集聚乃至冻胀的现象,提出“时变覆盖效应”这一概念。基于非等温水热气耦合运移模型以及刚性冰模型,建立了对路基土体内水分迁移、冻胀发展进行模拟的数学模型。对时变覆盖效应下水分迁移与冻胀的一维问题进行模拟,揭示了时变覆盖效应下路基土体水分蒸发、迁移的规律。模拟结果显示,时变覆盖效应下,土体的冻胀量较全时完全覆盖条件下相比较小,但仍有可能对铁路设施造成危害。此外,该文还对土性、温差大小以及初始含水量对时变覆盖效应的影响进行了分析。

某铁路路基冻胀过程实测及“时变覆盖效应”分析

针对兰新铁路武威段的路基冻胀选取典型地段进行冻胀过程的现场实测,包括不同深度处的温度、湿度及冻胀量从秋季到冬季再到春季的变化时程。通过对实测数据的分析,力求弄清该干旱低水位地区铁路路基发生冻胀的水分来源。实测数据及分析表明,由于入冬前路基浅层局部土体有一定体积含水率,浅层冻结之后,减小水分的蒸发;同时在温度梯度作用下,有不可忽略的地下水气向上迁移,加大浅层的冻胀。结合此前业内提出的“锅盖效应”概念,提出“时变覆盖效应”概念,可以解释此种环境下路基内的水分迁移及冻胀。