青藏铁路路基表面温度及融冻指数预测

利用青藏铁路沿线沱沱河和那曲气象站的历史气温资料, 采用趋势和波动外推方法预测2010年代两站气温, 以此作为青藏铁路路基表面热力学模式的输入, 计算输出路基表面辐射温度, 然后采用年振幅方法计算2010年代融化指数和冻结指数及融冻比. 结果表明: 与1990年代相比, 2010年代除沱沱河冬季月平均路基表面温度稍有下降外, 沱沱河和那曲地区路基表面温度预测值都有较大幅度的上升. 其中, 沱沱河地区是夏季温度上升较大, 升幅达到0.8 ℃;而那曲地区则是冬季温度上升较大, 升幅达到0.6 ℃. 沱沱河夏季路基表面融化指数明显增大, 冬季冻结指数略有减小, 预测融冻比的升幅在8%以上, 达到0.85;融冻比目前仍然保持在1以下, 表明其冻结能力依然占优势, 但其优势已经在明显减弱, 即多年冻土在向退化的方向发展. 那曲路基表面融化指数增大而冻结指数减小, 使得融冻比大幅度跃升, 融冻比的升幅超过10%, 达到1.79. 总之, 与1990年代相比, 2010年代沱沱河和那曲地区路基冻土有明显向融化方向发展的趋势.     

青藏铁路沿线的地裂缝及工程影响

通过大比例尺野外地质调查和跨季节对比观测,发现青藏铁路沿线发育地震破裂、断层裂缝、冻土裂缝与冰裂缝4种不同类型的地裂缝。典型地震破裂包括西大滩古地震破裂、昆仑山南缘地震破裂、可可西里古地震破裂、崩错地震破裂、谷露盆西地震破裂、羊八井-当雄盆西地震破裂;地震破裂规模大,产状稳定,与地震鼓包、地震陡坎、地震凹陷有序组合,是地表构造变形的重要形式,属内动力成因地裂缝。断层裂缝沿断层破碎带定向分布,产状稳定,成群产出,与断层活动、地下水运移、不均匀冻胀存在密切的关系,是构造变形与融冻变形联合、内外动力耦合产生的复合成因地裂缝。冻土裂缝和冰裂缝属外营力成因地裂缝,是冻土与冰层不均匀融冻变形的重要表现形式。地震破裂、断层裂缝和冻土裂缝对青藏公路、青藏铁路及沿线工程安全具有不良影响,这些地裂缝切割错断路基,形成路面破裂和路基滑塌,产生显著的灾害效应。     

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.     

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式（Ⅱ）：无云大气条件下模拟试验结果分析

冻土层的变化与地-气交接面的能量交换过程有直接的联系，地-气交接面的能量交换过程包含了辐射、对流、热传导三种最基本的热物理过程，利用以此为基础建立的青藏铁路沿线地表和路基表面热力学数值模式(RSTM)，将安多站的实测资料作为模式输入，针对梯形路基与边坡朝向和坡度有关的坡面温度变化及两侧坡面温差变化的问题，对无云大气条件下不同坡度和坡向的表面温度变化特征进行了模拟分析，结果表明，对于就地取土修筑的路基而言，安多段路基上表面温度在各季节都高于气温。在夏季具有明显的高表面温度值，尽管在夏季任何坡度和坡向的路基坡面都具有冷却效应，但路基仍处于高温状态；冬季路基上表面温度虽略低于0℃，但路基偏南方向坡面的强烈增温效应，使南坡表面温度远远超过冻土融化温度的临界状态，而路基两侧坡面热效应的相反作用，通过影响冻土层的冻融过程，可能引起路基纵向裂缝的发生。因此，对冻土路基采取有效的防护措施是非常必要的，用实测资料进行的检验表明，RSTM具有良好的模拟性能，对不同防护措施下青藏铁路路基热状况的预测具有良好的应用前景。     

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(II):无云大气条件下模拟试验结果分析

冻土层的变化与地-气交接面的能量交换过程有直接的联系.地-气交接面的能量交换过程包含了辐射、对流、热传导三种最基本的热物理过程.利用以此为基础建立的青藏铁路沿线地表和路基表面热力学数值模式(RSTM), 将安多站的实测资料作为模式输入, 针对梯形路基与边坡朝向和坡度有关的坡面温度变化及两侧坡面温差变化的问题, 对无云大气条件下不同坡度和坡向的表面温度变化特征进行了模拟分析.结果表明, 对于就地取土修筑的路基而言, 安多段路基上表面温度在各季节都高于气温, 在夏季具有明显的高表面温度值, 尽管在夏季任何坡度和坡向的路基坡面都具有冷却效应, 但路基仍处于高温状态; 冬季路基上表面温度虽略低于0 ℃, 但路基偏南方向坡面的强烈增温效应, 使南坡表面温度远远超过冻土融化温度的临界状态, 而路基两侧坡面热效应的相反作用, 通过影响冻土层的冻融过程, 可能引起路基纵向裂缝的发生.因此, 对冻土路基采取有效的防护措施是非常必要的.用实测资料进行的检验表明, RSTM具有良好的模拟性能, 对不同防护措施下青藏铁路路基热状况的预测具有良好的应用前景.     

青藏铁路沿线及周边地区的地质灾害

系统总结了青藏铁路沿线及其周边地区的地震、构造地裂缝、泥石流、热融沉陷、冻胀丘等各种地质灾害的分布和特征,并浅析了区域地质环境对地质灾害的制约.     

青藏铁路沿线的生态环境特点及保护对策

对青藏铁路沿线独特的生态环境特点进行了论述，以提高设计、施工人员对保护生态环境的认识，并在设计、施工中采取相应的保护对策。     

青藏铁路沿线的生态环境特点及保护对策

对青藏铁路沿线独特的生态环境特点进行了论述, 以提高设计、施工人员对保护生态环境的认识, 并在设计、施工中采取相应的保护对策.     

青藏铁路路基表面太阳总辐射和温度反演方法

通过对“青藏铁路乌丽垭口大桥段不同走向路基表面热状况观测试验”资料的分析,改进了已有的青藏铁路边坡表面上的太阳总辐射和表面温度反演方法,并利用中日合作“青藏高原能量水分循环试验”（GAME Tibet）沿青藏公路长时间序列地面观测资料,建立了地理位置和海拔高度与反演系数之间的统计关系,将该反演方法推广到青藏铁路全线。     

青藏铁路沿线冻土带地温监测系统建成

日前,青藏铁路沿线冻土带地温监测系统建设项目基本完工。 该项目是国家气象局为了加强对青藏铁路沿线冻土带温度变化的监测,以进一步提高青藏铁路沿线运输保障的气象服务能力和水平,从而预报、预警青藏铁路冻土带地温变化对铁路路基的影响,并及时将有关信息提供给青藏铁路有关单位和交通部。     

影响青藏铁路冻土区主要工程措施可靠性的气温变化指标分析

多年冻土是气候条件控制的特殊地质体,气温升高和降水条件变化将对青藏铁路沿线的多年冻土产生深刻影响.从全球气温变化背景和青藏高原气候变化的实际情况出发,分析和论述了气候变化对青藏铁路沿线多年冻土地温特征及冻土区工程建筑物的可靠性产生缓慢而持续影响的气温变化指标.通过对冻土区工程设计原则和工程结构、工程措施可靠性产生重大影响的气温变化特征的分析,提出对目前冻土工程可靠性的看法,并提出应对工程措施.     

青藏铁路沿线的大风特征及风压研究

选取青藏高原及周边66个气象站资料, 分析了青藏高原及青藏铁路沿线1971-2000年大风日数的空间分布特征及建站以来大风和风向特征, 计算了百年一遇的最大风速和风压. 分析发现: 青藏高原大风日数主要集中在青藏铁路沿线地区, 年际和年代际变化明显; 铁路沿线极端最大风速和历年平均最大风速都出现在铁路中部的托托河, 风向多为偏西风; 铁路沿线50 a、 100 a一遇的10 min平均最大风速和风压都出现在安多地区. 以新疆达扳城为参考站, 推算出青藏铁路沿线各站的列车停驶临界风速. 为确保列车运营安全, 建议在昆仑山口至错那湖间的高山地段风口和列车转弯处建造防风设施.     

青藏铁路沿线融区的特征及其变化趋势

基于青藏铁路多年冻土区工程长期监测系统所获取的地温与变形资料,对铁路沿线4处融区的特征及其变化趋势进行了分析。这4处融区分别为沱沱河北面洼地辐射-渗透融区（R1）、休冬曲北岸河流融区（R2）、扎加藏布河西岸河流融区（R3）与洼里希里唐盆辐射-渗透融区（R4）。结果表明：R1土体温度处于升温中,融区正在发展;R2土体温度较为稳定,位于融区边缘地带;R3土体升温趋势明显,融区处于快速发展之中;R4深部土体温度较为稳定,融区仍处于稳定状态。在R1、R3与R4,路基下未形成隔年冻土;但在R2融区,路基下有形成隔年冻土的可能。监测期内,路基累计沉降变形小于50 mm,满足铁路路基设计规范的要求。     

青藏铁路石膏岩溶路基病害原因分析

石膏岩溶在我国分布比较少。青藏线雁石坪地区发育有石膏岩溶。2006年9月在青藏铁路雁石坪以南约20km处,铁路右路肩及路基边坡发生地表塌陷。文章首先分析了病害发育地段的工程地质条件,包括本段的岩溶发育情况。结合勘察,分析了路基发生病害的原因,提出石膏岩溶发育区的路基病害工程处理措施意见。     

青藏铁路多年冻土区工程长期监测系统

青藏铁路穿越了大片连续多年冻土地区, 建设中采取了冷却路基的设计思路, 采用了大量特殊的工程技术措施. 为了解工程和气候作用下冻土变化过程以及路基稳定性与冻土变化关系, 在青藏铁路沿线布设了44个路基监测断面进行地温监测和路基表面的变形监测, 同时开发了青藏铁路长期监测系统软件, 负责数据的存储、分析工作, 其中地温监测数据通过青藏铁路专用网络GSM-R实现了远程传输. 该系统的建立为进一步开展冻土相关研究工作提供了基础数据, 也为路基稳定性预警提供了科学依据.     

青藏铁路管理信息系统的规划与创建

依据全路信息化规划的要求, 针对青藏铁路沿线高寒、缺氧、多年冻土区广布的环境及地理特点, 青藏线应建设为青藏铁路安全、高效运营及生产服务的信息化系统. 其系统体系结构由业务管理信息系统、过程控制与安全保障系统、铁路企业运输收入清算系统、办公信息系统、电子商务系统等五大系统构成; 网络结构按青藏公司信息中心、拉萨及格尔木信息处理中心、中心站(含所辖中间站及会让站)综合管理信息系统三级网络结构构成, 并向上接入铁道部信息中心, 横向与Internet及有关Intranet互连.     

青藏铁路普通路基下部冻土变化分析

高温高含冰量冻土地区,青藏铁路采取了冷却路基、降低多年冻土温度的工程措施.然而青藏铁路仍有大量路段未采用任何工程措施,因此修筑普通路基后冻土变化也是普遍关心的问题.根据青藏铁路普通路基下部土体温度监测的近期结果,分析了季节冻土区、已退化多年冻土区和多年冻土区路基下部冻土变化特征.结果表明,不同区域修筑普通路基,其下部土体温度、最大季节冻结深度、多年冻土上限等存在较大的差异.在季节冻土和已退化多年冻土区,右路肩下部(阴坡)已形成冻土隔年层;在多年冻土强烈退化区,其路基下部形成融化夹层;在高温多年冻土区,其路基下部上限存在抬升和下降,上限附近土体温度有升高的趋势.在低温多年冻土区,其路基下部上限全部抬升,上限附近土体存在"冷量"积累,有利于路基下部多年冻土热稳定性.因此,低温多年冻土区修筑普通路基后,冻土变化基本是向着有利于路基稳定性的方向发展,在其它地段修筑普通路基,冻土变化是向着不利于路基稳定性的方向发展的.特别是阴阳坡太阳辐射差异,导致了土体热状态和多年冻土上限形态产生较大的差异,这种差异将会对路基稳定性产生一定的影响.     

青藏铁路建设冻土工程问题的深入研究和实践

青藏铁路开工建设以来的冻土工程问题研究, 在综合以往冻土学研究成果基础上, 针对冻土区大规模工程实践对冻土和冻土环境的影响特点, 冻土和冻土工程之间相互作用本质, 用系统工程论的观点, 以工程变形为冻土工程问题研究的综合目标, 抓住冻土工程问题的热学机理本质, 用工程热力结构作为解决问题的主要手段, 取得很好的实践效果. 同时把我国冻土工程问题研究和冻土工程建设提高到一个新的水平, 为建设世界一流的高原铁路奠定了坚实的技术基础.