寒区冻土环境与工程环境间的相互作用

从冻土环境和工程环境相互作用着手 ,分析了青藏公路建设过程中的冻土环境破坏、环境保护状况及冻土环境保护对工程建设的重要性 ,同时对正在拟建的青藏铁路 ,阐述了人类经济活动对冻土环境和工程环境的影响 ,并初步提出寒区冻土、工程环境质量监测。

青藏工程走廊冻土环境工程地质区划及评价

文章采取层次分析和综合评判的三级区划方法,分别考虑冻土的类型、热稳定性和含冰(水)量,将西大滩至安多间的青藏工程走廊划分为3个工程地质区、20个亚区和51个地段,按区(段)简要评价了冻土工程地质条件和寒区环境。文章对青藏工程走廊进行了较全面的冻土工程和寒区环境工程地质综合评价,能为工程设计、施工和运行维护、融冻灾害整治和环境管理提供科学依据。

中俄管道(漠河-乌尔其段)多年冻土环境工程地质区划和评价

在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。

青藏公路多年冻土区冻土工程研究新进展

系统回顾了青藏高原多年冻土区公路工程冻土研究的过程和研究的内容 ,重点阐述了 90年代开展的冻土研究的研究成果 ,从冻土工程地质、路基下冻土温度场、冻土环境的影响、冻土工程分类、地理信息系统 5个侧面 ,来反映近年来在青藏公路研究中所取得的研究成果 。

广州地铁隧道冻结工程冻土力学特性试验研究

人工冻结工程中,天然岩土变为冻岩土,其物理力学性质会发生显著变化,而隧道冻结工程的冻土力学参数,是冻结壁设计和隧道开挖的依据。据此展开室内试验,研究结果表明,在相同的土质条件下,温度越低,冻土的单轴抗压强度越高;当蠕变应力小于冻土长期强度时,可用方程ε=AσBtC描述冻土的蠕变过程;而当蠕变应力较大时,上述蠕变方程不适用;在加载应力作用初期,冻土的强度衰减很快,在设计中必须考虑冻土的长期强度,而不能用瞬时强度代替长期强度;在有补给水源的情况下,粉质粘土的冻胀率及融沉系数最大,分别可达26.88%和17.19%。

人类工程活动对青藏高原北部多年冻土融化层及其环境的影响

人类工程活动对多年冻土环境的影响是评价人类工程活动对冻土生态系统影响的重要组成部分.以修建青藏公路时的工程干扰带与非干扰带为对比,研究了人类工程活动对多年冻土环境及其融化层的影响.结果表明,干扰带的融化层厚度比非干扰带要小,在非工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的升高,总体上呈下降趋势;而在工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的变化无规律可循.植被类型对冻土融化层厚度的影响表现为:草原>灌丛>草甸.干扰带和非干扰带的土壤含水量垂直分布格局主要受海拔高度的影响,在海拔接近时,受植被状况的影响.人类工程活动对地温的影响表现为干扰带温度低于非干扰带温度.

青藏铁路工程与多年冻土相互作用及环境效应

主要阐述了作为中国科学院知识创新工程重大项目“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及环境效应”启动的科学意义 ,并就 4 0多年来中国科学院围绕青藏铁路建设所进行的工作进行了简要回顾。同时 。

青藏直流输变电工程基础冻结强度试验研究

土与基础接触面间的冻结强度是评价冻土区基础工程抗拔性能,分析构筑物与冻土相互作用的基础和关键。通过不同含水率和不同温度青藏粉土与混凝土接触面的直剪试验,研究了冻结强度变化规律。结果表明,温度、含水率和法向应力均对冻结强度和冻结强度恢复有显著的影响。冻土沿接触面的剪切滑移会导致冻结强度损失,冰胶结能力的破坏导致接触面黏聚力减小,表面粗糙程度的增加导致内摩擦角增大,内摩擦角增加对冻结强度增加的贡献远远小于黏聚力减小导致的冻结强度降低。由于含水率、温度和法向应力对冻结强度有显著的影响,冻结强度对于评估基础所受的切向冻胀力以及评价基础的冻拔安全性具有重要的意义。但是,现行规范中冻土区基础切向冻胀力设计值主要依据土体冻胀敏感性确定,并未考虑含水率、温度和法向应力的影响,可能导致切向冻胀力设计值与基础实际受到的冻胀力存在较大的差异,引起基础冻胀失稳或经济浪费。

解决青藏铁路建设中冻土工程问题的思路与思考

围绕青藏铁路冻土工程地质、气候变化对冻土及铁路路基稳定性、生态环境变化与保护问题,分析了青藏铁路工程建设中存在的冻土工程技术问题,提出了青藏铁路建设中应对这些问题的新思路:采取积极保护多年冻土的主动冷却路基的思路和动态设计思路,并给出了青藏铁路建设中下一步应思考和研究的问题。

青藏工程走廊典型热融灾害现象及其热影响研究

在全球变暖及人类工程活动的影响下,青藏工程走廊内的热融灾害普遍发育。研究走廊内各类热融灾害的发育现状及其对多年冻土的热影响对今后的工程规划和冻土环境保护具有一定的指导意义。本文通过大量的野外调查工作,总结了走廊内热融灾害的类型及其发育现状,并选取3种典型热融灾害进行现场地温监测,分析其对多年冻土的热影响方式和程度。研究结果表明:3种热融灾害对其发育区域及附近的多年冻土都产生了巨大的热影响,热融滑塌和热融沟主要影响浅层的地温状况,而热融湖塘的影响范围更大,其发育甚至会导致湖塘下部形成多年融区。此外,侧向热流计算结果表明,3种热融灾害全年都在向其周边的多年冻土放热,通过对比发现热融湖塘的侧向热侵蚀能力最强,其次是热融沟,侧向热侵蚀最小的是热融滑塌。

青藏高原冻土工程地质特性与选线原则探讨

青藏±500kV直流联网工程穿越青藏高原多年冻土区,冻土特有的工程问题将对工程设计、施工和安全运营产生重要影响。由于输电线路属于点线结构的工程特点,即塔基的稳定性关系到整条线路的稳定性,而塔基点位又具有一定的可调性,因此,多年冻土及厚层地下冰的分布特征对于输电线路的选线、选位较其他线性工程更具重要意义。本文主要在输电线路沿线冻土分布的基础上,重点对微地貌条件下冻土和厚层地下冰的分布发育规律进行了分析和研究。并在此基础上,结合输电线路工程特点,就线路的选线选位的原则进行了分析和确定。

青藏500kV输电工程沿线冻土工程特性及其对策探讨

根据青海-西藏500 kV直流联网工程输电线路沿线多年冻土区已有研究成果及现场实际勘察结果,结合输电线路工程特点对沿线冻土工程地质条件、存在的冻土工程问题,以及对策进行了较为系统研究。研究表明:输电线路沿线跨越540 km的连续片状多年冻土区和80 km的岛状多年冻土区,其中高含冰量冻土区占一半左右,低含冰量冻土区占25%;工程稳定性差的冻土地温带分布广;沿线的工程地质问题普遍存在,冻胀融沉是输电线路塔基失稳的主要原因,其中冻拔问题将是输电线路工程面临的新问题;不良冻土现象广泛分布于沿线,对线路构成较大危害;在气候变暖条件下,冻土退化较为显著,对输电线路的长期稳定性产生负面影响。同时,结合地下冰发育规律和工程特点,提出了输电线路选线选位的原则,以及塔基设计建议方案,并针对可能存在的工程问题给出施工建议。其研究成果将为输电线路的施工建设提供科学依据。

循环荷载下冻结兰州黄土变形性质的实验研究

对温度为-1℃的冻结兰州黄土在围压为0.6 MPa和不同动荷载振动频率条件下进行动三轴试验,试验采用分级加载,每一级荷载振动十次,加载波形为正弦波。实验结果表明:冻结兰州黄土的累积应变在整个加载过程中逐渐增大;当动荷载加载级数增加时,累积应变率逐渐变大。动应变幅随加载频率和振次的增加而减小;当频率小于或等于1 Hz时,动应变幅随加载级数的增加而增大;当频率大于1 Hz时,动应变幅随加载级数变化不大。随着加载级数的增加,滞回曲线的面积和密集程度越来越小,整体斜率和不闭合程度越来越大。用动模量来描述滞回曲线的整体倾斜程度。当频率小于或等于7 Hz时,动模量随加载级数的增加而增大;当频率大于7 Hz时,动模量随加载级数没有明显的规律。

活动断裂地震变形与重大工程场地安全距离研究

在不考虑地表覆盖层的情况下,采用三维有限元方法计算了不同震级、不同断层活动方式以及不同断层倾角下断层上、下盘地表的地震位移及形变分布,通过设定的安全距离判定标准,研究了各种情况下工程场地距断层的安全距离。研究表明,活动断裂的安全距离应根据断裂性质、活动方式、活动强度、断裂上下盘等因素及工程设防要求共同确定。

青藏铁路多年冻土区工程复杂性分析

青藏铁路穿越550km多年冻土区,多年冻土地温、冻土类型以及沿线生态环境等存在较大的差异,使多年冻土区工程较为复杂。因此本文提出了冻土工程复杂性概念,建立冻土工程复杂性评价模型,并利用GIS平台对青藏铁路沿线唐古拉山越岭地段工程复杂性进行了分析和研究。研究结果表明,青藏铁路穿越的唐古拉山越岭地段工程复杂性相对较小,而青藏公路的工程复杂性相对较大。这表明了青藏公路沿线冻土工程比青藏铁路沿线更为复杂,在各种因素的影响下,青藏公路路基稳定性变化比青藏铁路更加复杂。

多年冻土工程扰动区植被快速扩繁移植对浅层水热变化的影响

在青海西藏±400 kV直流联网工程穿越的五道梁多年冻土塔基施工扰动区,采用植被快速扩繁移植技术对植被进行了移植并对移植后群落特征变化和浅层土壤的水热变化进行了研究.结果表明:塔基施工扰动区土壤养分流失严重,给施工后的植被恢复造成很大困难.采用植被快速扩繁移植技术对扰动区进行植被恢复后,扰动区多年冻土温度场能在短时间内趋于稳定,有利于塔基基础的稳定.同时,快速扩繁移植两年后植物群落盖度为(92.00±5.53)%,群落地上生物量和地下生物量分别达到2 471.08±186.73 g/m2,7 028.61±382.43 g/m2.可见,扩繁移植后人工植物群落特征表现出对多年冻土扰动区高寒干旱地区气候和土壤环境具有较好的适应性.只要采用高原乡土植物种类并采取相应的植被恢复技术措施,青藏高原多年冻土扰动区的植被快速恢复是可行的.

黑河流域退耕还林(草)工程社会评价调查研究——以甘肃省张掖市为例

退耕还林还草,重建生态环境,是当前实施西部大开发的根本切入点。运用抽样调查的方法,就农户对退耕还林(草)的态度、退耕还林(草)工程的实施对农户的影响、以及农户对退耕还林(草)政策的意见和建议等方面,对甘肃省张掖市退耕还林(草)工程进行了农户问卷调查。结果表明,退耕还林(草)工程的实施,能够增加农民的经济收入、减少他们的劳动量,对当地妇女社会地位的提高也起到一定的作用,这项政策得到了广大农户的支持。但是,在政策的完善和具体操作方面还存在着一些不足之处。在此基础上,作者对退耕还林(草)政策的完善提出一些建议。

冻土动力学参数测试研究

冻土的动力学参数既是工程设计的依据之一,也是数值模拟时不可缺少的参数。本文分析了取自青藏铁路的两种路基土,即粉质粘土和细砂的动弹性模量和动阻尼比变化特征。试验发现,冻结粉质粘土和冻结细砂的动力学参数随频率、温度和含水量的变化规律相同。冻土的动弹性模量随频率的增加或温度的降低而增加。含水量增加时,冻土的动弹性模量先增加后降低,在饱和含水量附近达到最大。冻土的动阻尼比随频率的增加或温度的降低而减小。含水量增加时冻土的动阻尼比略有增加。

人类工程对青藏高原北部草地群落β多样性的影响

β多样性多用于分析区域生境的分异程度和植物物种被替代的程度。应用 Whittacker指数 (βws)和 Cody指数 (βc)分析了青藏公路对青藏高原北部草地植物群落 β多样性的影响。研究表明 :原生群落和恢复群落 (修建公路的迹地上天然次生的群落 )的 βws和 βc均于取样面积的大小密切相关 ,βws随取样面积的增加而减少 ,趋于稳定的取样面积是 8m2以上 ,而 βc随取样面积的增加而增加 ,趋于稳定的取样面积为 16 m2。因此 ,16 m2是研究青藏高原北部草地群落物种替代时取样的临界面积。原生群落与恢复群落相比 ,前者的 βws小于后者。在海拔 4 32 0～ 4 4 2 0 m和海拔 4 82 0～ 4 92 0 m处 ,恢复群落的 βc大于原生群落 ,而在中间的海拔带 ,表现为恢复群落的βc小于原生群落。原生群落和恢复群落的β多样性随海拔差的变化表现为先增加后下降 ,峰值出现于 4 6 2 0～ 4 72 0 m之间。

冻土超声波波速与冻土物理力学性质试验研究

超声波在介质中的传播速度反映了介质的物理力学性质。运用UVM-2型声速测定仪,测定不同密度的冻结砂土、冻结黄土和冻结粘土在不同温度下的超声波波速(纵波波速和横波波速)。对比分析不同土质的冻土,在温度和密度变化时超声波波速的变化,得出以下结论:土质颗粒的大小及组成成分在土冻结且在温度继续下降的过程中,通过影响结合水含量的变化而影响未冻水含量的变化,从而进一步影响冻土中的超声波传播速度,所以,可以在超声波波速与温度变化和未冻水含量与温度变化的基础上,建立超声波波速与未冻水含量的关系,通过测定超声波波速来量测冻土未冻水含量。密度的变化也影响着冻土纵、横波波速的变化,且冻结黄土的波速受密度变化影响较大,而冻结粘土则较小。冻土土质类型不同,透过它们的纵波波速和横波波速的变化范围也不同,可以通过对比表示压缩和剪切相对幅值的纵横波速比比值,来判定此冻土的土质类型,一般冻结粘土为1.07,冻结黄土为2.15,冻结砂土为0.7。根据弹性理论,泊松比与波速比有关,所以可以直接测量冻土的波速比研究冻土的强度及变形性能。