青藏铁路多年冻土工程地质特征及其评价

青藏高原多年冻土是地质历史时期高海拔寒冷气候条件下的产物,也是青藏铁路建设的三大难题之一;而多年冻土工程地质特征及其评价工作是作出合理、可靠的工程设计的基础。结合青藏铁路沿线多年冻土区的15个地形地貌分区,在青藏铁路多年冻土区选择了70个典型断面进行了地质勘查,采用地质钻探和室内试验相结合的方法,研究了各区的工程地质特征并对其工程地质类型进行了评价。研究表明:青藏铁路多年冻土区冻土类型多样,高含冰量冻土、厚层地下冰广泛分布,不同区段地温差异性较大,工程地质条件复杂多变,良好、一般、不良和极差的工程地质区段交错分布。     

热棒在根拉公路岛状多年冻土路基工程中的应用研究

热棒技术是国内外寒区工程中广泛使用的主动冷却地基的有效方法和关键技术。针对根河至拉布大林公路独特的气候和岛状多年冻土条件,设计间距4 m热棒来保护多年冻土路基,对比分析直式热棒和L型热棒路基的降温效能,实测结果表明：经过2个冬季工作,热棒降低周边半径2.5 m范围路基温度平均降温幅度超过4℃,能有效抵御夏季路面传下热量,有效地保护多年冻土上限不下移,热棒间距4 m是合理的;与直式热棒相比,L型热棒能更快散发黑色路面传下的热量,L型热棒对于宽幅路面下部冻土保护具有更好的工程效果。     

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。     

东北岛状多年冻土区公路路基清基试验研究

目前黑龙江省对多年冻土区的公路路基下冻土的处理措施主要是以清除为主,文中分别通过现场试验以及数值模拟计算,针对清基与否对路基产生的影响进行了分析。研究发现,对路基基底处理的方案采用清基或不清基方案均是可行的,但清基对路基的热稳定性是不利的。清基对路基温度场较显著的影响发生在施工完成后的1－3年内,在此期间人为上限变化较大,但还不至于造成路基路面的大面积融沉破坏;清基的长期影响是使多年冻土区年平均地温升高, 使路中人为上限下降;清基会使路基内提前约4个月发育融化核,并且融化核厚度也增加0.3～0.6 m;清基对路基温度场造成较大影响的主要影响因素是施工季节与清基后回填土体的初始温度。     

青藏铁路格拉段多年冻土上限的确定方法

影响多年冻土地区建筑物稳定性的主要部位是冻土上限附近及其上部的季节融化层.准确确定多年冻土上限的位置及掌握其变化规律是冻土地区工程勘察的基本工作和重要内容.介绍了青藏铁路多年冻土上限的勘察和确定方法.     

青藏铁路多年冻土工程地质综合分类探讨

根据影响青藏高原多年冻土工程特性的地温分区和冻土类型, 提出了冻土工程地质综合分类方法. 结合青藏铁路多年冻土区工程设计和施工情况的实践, 对铁路建设中如何应对全球气温变暖下冻土区工程安全提出了工程措施.     

青藏铁路多年冻土路基稳定性及防治措施研究

青藏铁路冻土路基的稳定性是多年冻土区列车安全运营的重要保证．影响路基稳定性的主要因素是路基地温场的变化、路基两侧地表水以及地下水（冻结层上水、冻结层间水）和地层含冰量大小,即冻土路基防护措施的强弱和水热影响程度．保证冻土路基稳定性的防治原则是减少太阳辐射和周围环境的水影响,易采用路基两侧排水、增加片（碎）石护坡（道）、...     

青藏铁路多年冻土地区房屋体系研究

通过结构计算分析对比，对青藏铁路多年冻土地区房屋的结构形式进行了论证，提出了符合当地建设条件并与特殊地质环境相适应的架空桩基钢结构房屋结构体系，其结构方案可用于指导青藏铁路房屋建筑的结构设计。     

多年冻土南界附近青藏铁路路基下的冻土退化

基于2006-2012年青藏铁路多年冻土区唐古拉山南侧安多断面地温监测资料,分析了多年冻土南界附近路基下多年冻土的退化过程及其影响因素.结果表明：该监测断面天然场地多年冻土退化表现为多年冻土天然上限下降与多年冻土地温升高,观测期内多年冻土天然上限下降0.29 m,下降速率为4 cm·a^-1;路基下10 m处多年冻土温度升高0.03℃,升温速率为0.004℃·a^-1.该监测断面路基左路肩下多年冻土退化表现为多年冻土人为上限下降、多年冻土地温升高、多年冻土下限抬升以及多年冻土厚度减少.观测期内多年冻土人为上限下降0.41 m,下降速率为6 cm·a^-1;路基下10 m处多年冻土地温升高0.06℃,升温速率为0.009℃·a^-1;多年冻土下限抬升0.50 m,抬升速率为7 cm·a^-1;多年冻土厚度减少0.90 m,减少速率为13 cm·a^-1.工程作用是导致路基下多年冻土退化的主要原因,气温升温与局地因素中的冻结层上水发育促进了这一退化过程.路基下融化夹层的出现,导致多年冻土垂向上由衔接型变为不衔接型.     

应用探地雷达研究中国小兴安岭地区黑河北安公路沿线岛状多年冻土的分布及其变化

结合探地雷达对我国东北黑大公路黑北段岛状多年冻土的勘察结果进行了应用分析研究. 结果表明, 探地雷达可以较为有效确定多年冻土分布区域、 厚层地下冰存在位置, 是研究多年冻土的一种有效手段. 探地雷达勘测结果表明, 东北小兴安岭岛状多年冻土现在主要位于山间沟谷洼地、 或山间盆地中, 地表有积水、 塔头草生长茂盛、 草炭和泥炭发育的沼泽化湿地是其存在的重要标志;结合20世纪70年代对该区的冻土调查结果, 以及线路沿线现存冻土比例推断, 在过去30 a间小兴安岭岛状多年冻土发生了较为显著的退化;现存黑河北安公路沿线稀疏岛状多年冻土区的比例约为2%, 冻土厚度约2～9 m, 冻土上限约1～3 m. 在影响多年冻土分布的因素中, 地表水分条件是最为关键的因素, 该地表水分通过蒸发吸热、 单向导热等作用调节地中热流, 并维持一定的净放热, 在年平均气温接近0 ℃的条件下仍可以维持冻土的发育和存在;其它影响因素, 如地形、 地貌、 坡向、 植被、 地质条件等因素发挥次要作用.     

青藏铁路Ⅱ期工程西藏段西侧湖泊资源与环境

青藏铁路Ⅱ期工程西藏段西侧地理坐标为东经88°0'～91°57'23″,北纬30°11'54″～32°28'06″,面积约126875km2,有大小湖泊106个。中国地质科学院矿产资源研究所于2001年在距正在修建的青藏铁路Ⅱ期工程约300km处的班戈湖(湖面海拔4522m)建立了目前世界上海拔最高的湖泊资源与环境试验观测站,开展了一系列研究工作。研究区湖泊中有硼、锂、钾、石盐、镁、芒硝、碱、钠、铯等9种盐类资源。班戈湖型卤水提锂的小型蒸发试验表明,卤水制备需采取2阶段方式,并经使用冻出芒硝与卤水分离和“不蒸发而升温”技术,在盐田中已制取含Li2CO322.4%的混盐。这一技术对研究区锂资源开发有借鉴作用。对气象和水文也进行了观测。     

青藏铁路多年冻土区涵洞基础的冻融变形特征

对青藏铁路沱沱河试验段两座拼装式涵洞进行了地基地温及冻融变形监测，分析了涵洞多年冻土上限处的地温变化及地基的冻融变形特征。结果表明：涵洞地基的变形随地温的年波动变化。可分为冻胀和融沉两部分。冻胀变形小于下沉变形，涵洞基础的变形整体上表现为渐减沉降的特征；铁路路基及涵洞的修建改变了多年冻土原来的水热平衡，使涵洞多年冻土上限处地温产生正温波动，冻土上限产生变化。导致了涵洞地基土体沿涵洞纵向的不均匀变形。     

青藏铁路唐古拉山-拉萨段全新世控震断裂研究

地表调查表明,沿青藏铁路唐古拉山-拉萨段存在5条重要的全新世控震断裂带,从北到南分别是温泉盆地西缘断裂带、安多盆地北缘断裂带、崩错断裂带、谷露西缘断裂带和当雄-羊八井断裂带.构造-地貌和年代学分析结果表明,北部的温泉盆地西缘断裂和安多盆地北缘断裂带的活动强度相对比较小,平均垂直活动速率约为0.2～0.5mm/a.南侧的谷露西缘断裂带和当雄-羊八井断裂带的全新世垂直活动速率为约(15±0.5)mm/a.而中部的崩错走滑断裂带的活动强度最大,晚第四纪期间的走滑速率可达(11±4.5)mm/a.全新世断裂活动和古地震研究表明,其中温泉盆地西缘断裂带、安多盆地北缘断裂带、崩错断裂带的西北分支、当雄-羊八井断裂带的当雄段等区域未来发生强震的概率相对更大.     

青藏铁路开通后对西藏生态足迹和生态承载力的影响

青藏铁路的开通, 在加快西藏经济社会发展速度的同时, 对西藏的生态环境变化也会产生重要影响. 运用生态足迹法, 从铁路客运和货运两个方面, 计算2006-2011年青藏铁路开通带给西藏的生态足迹的变化及趋势, 探讨了青藏铁路开通对西藏生态足迹变化的影响. 铁路客运产生的生态足迹主要体现在旅游生态足迹方面, 主要包括铁路入藏游客的住宿、餐饮和购物产生的生态足迹;货运方面主要包括货物运入和运出两个方面. 结果表明: 铁路客运产生的旅游生态足迹中, 住宿比重最高, 购物次之, 餐饮最少. 总体铁路输入的旅游生态足迹仅占不考虑铁路开通时西藏总生态足迹的1%左右;而铁路货物运入的生态承载力逐年上升, 且占不考虑铁路开通时西藏总生态足迹的比重较大, 最大达到51%, 对西藏生态足迹产生重要影响;铁路开通输入的生态足迹远远小于铁路为西藏增加的生态承载力.     

STYLE AND CONSEQUENCE OF STRAIN PARTITION IN THE NORTHEAST MARGIN OF QINGHAI—TIBET PLATEAU

STYLE AND CONSEQUENCE OF STRAIN PARTITION IN THE NORTHEAST MARGIN OF QINGHAI—TIBET PLATEAU     

青藏铁路对西藏各经济部门发展影响的定量评估

青藏铁路对西藏经济发展影响重大,定量评估其对各经济部门发展的影响程度,是全面评价铁路交通基础设施效益、分析未来冰冻圈变化对线性工程及经济社会重大影响的基础。将灰色关联分析法与投入产出法相结合,既填补了关联度分析的黑箱式缺陷,又弥补了西藏投入产出调查缺乏长时间序列数据的问题,以此来认识青藏铁路对西藏经济发展的影响机理与路径。以2006-2016年统计数据为基础,采用灰色关联度模型计算青藏铁路与西藏各经济部门发展的灰色关联度值,表明铁路运输水平与西藏地区生产总值（GDP）、第三产业高度相关,其中与货运邮电业、住宿餐饮业两个部门关联度达到了0.9以上。在灰色关联度结果的基础上,运用西藏2012年投入产出表及投入产出模型计算铁路的直接作用,以及对各经济部门的间接波及作用,研究发现：青藏铁路建设及运营的劳动密集程度高,且通过灰色关联度较高行业的产品及服务影响其他行业,以直接作用、后向和前向波及作用、消费波及作用三种路径对区域经济的发展产生重要影响,扣除消费波及作用的总体贡献达到41.7亿元,相当于2012年西藏GDP的5.95%。由于铁路交通基础设施重要的直接作用及间接波及作用,建议在工程条件适宜地区加快铁路运输网络建设,同时,将工程设施的社会经济效益纳入冰冻圈服务功能核算中。     

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.     

青藏铁路旱桥的三维温度特性分析

根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程, 应用有限元法对青藏铁路旱桥的温度特性进行了三维数值分析.结果表明: 修建于高温极不稳定冻土地段的旱桥在将来运行20 a的过程中对冻土有很好的制冷作用, 能很好地保护冻土, 保证铁路的运行安全, 并且分析和说明了在建的青藏铁路在高温极不稳定冻土地段的采用旱桥的形式是可行的和必要的.     

2013年青海北部春季旱涝急转的特征及其成因分析

利用1961-2013年3-5月的逐日降水、气温和高度环流场资料, 计算了月季降水、气温序列、气象干旱指数序列、高原地面加热场强度指数序列, 研究了春季旱涝急转的主要特征及其规律, 解释了2013年青海省春季降水前期偏少、后期偏多和旱涝急转的成因. 结果表明: 2013年3月1日-4月27日青海大部分地区降水偏少、气温偏高, 出现了大范围不同程度的气象干旱, 海北大部分地区出现50 a一遇的特大气象干旱, 西宁大部分地区出现25 a一遇的严重气象干旱; 4月28日-5月20日青海大部分地区降水偏多, 气温偏高幅度开始逐步减小, 前期的干旱得到缓解, 并出现了大范围不同程度的渍涝, 旱涝急转的台站达21个. 通过对比分析发现, 若极涡面积偏小、中亚和西亚低压槽维持时间长、冷空气主要在欧洲东部和亚洲西部地区堆积、进入中国的冷空气路径偏西、高原位势高度场偏低、东亚槽位置偏东、西太平洋副热带高压北界位置偏北时, 青海降水偏多, 容易出现渍涝. 在相反的环流形势下, 青海降水偏少, 容易发生干旱. 4月干旱和5月渍涝处在青海高原降水长期变化的大气候背景之下, 前期1-3月青藏高原地面加热场强度偏强、春夏季过渡时间提前也有助于青海5月异常降水的形成.     

青藏铁路块石路基冷却降温效果对比分析

基于现场地温监测数据,对青藏铁路两种主要块石路基（块石护坡及U型块石路基）在不同年平均地温分区的冷却降温效果进行对比分析,发现不论是在低温基本稳定区（年平均温度-2.0 ℃≤TCP<-1.0 ℃）还是高温极不稳定区（TCP>-0.5 ℃）,两种块石路基的应用都能够有效地提升路基下部多年冻土上限。但两种不同块石结构路基表现出不同的冷却降温效果,其中U型块石路基冷却降温效果较好,在路基下多年冻土上限提升及下伏浅层多年冻土降温的同时,深层多年冻土温度保持稳定;而块石护坡路基下人为多年冻土上限的提升及浅层多年冻土温度的降低一定程度上消耗了下伏深层多年冻土的冷量,从而导致其温度有所升高。同时,在不同的年平均地温分区块石路基表现出不同的冷却降温效果：年平均地温较低断面,块石路基冷却降温效果显著。在年平均地温较高的断面,尤其是高温极不稳定多年冻土区,块石护坡路基下伏深层多年冻土温度升高明显,路基长期稳定性难以得到保证。