青藏铁路沿线主要次生不良冻土现象的调查和机理分析

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青藏铁路沿线多年冻土分布特征及其对环境变化的响应

１青藏铁路沿线多年冻土分区及特征
青藏高原地处西北高山地区，具有高寒气候和高海拔地势，这些自然条件整体上决定了高原多年冻土的发育和分布特征．青藏高原多年冻土面积约４２９］１５０× １０ｋｍ，占高原总面积的７５％［．青藏铁路４２ｋｍ，线路跨格拉段位于青藏高原腹地，全长１１００ｍ以上的地段约为９６０ｋｍ，穿越多年越海拔４０３２ｋｍ，其中，大片连续多年冻土区冻土区长度为６５０ｋｍ，岛状不连续多年冻土区长８２ｋｍ．青藏长５铁路多年冻土北界位于昆仑山北坡的西大滩盆地，南界位于唐古拉南坡的安多盆地．青藏铁路沿线多年冻土具有典型的高温高含冰量特点，含冰量大于２０％的多年冻土长度２２１ｋｍ，年平均地温高于－１．０℃的多年冻土长度２７５ｋｍ，既高温又高含冰．青藏铁路沿线多年［１２］冻土分布具有明显的三向地带性，即热量和水分随高度变化造成的垂直带性，随着海拔增高，地２４ｋｍ量多年冻土长度１
４期
尹国安等：青藏铁路沿线多年冻土分布特征及其对环境变化的响应
７７３
一的开挖或填土以及地表工程扰动都会导致多年冻土的升温，加速冻土退化．鉴于此，弄清青藏线冻土分区及其特征，查清工程活动对多年冻土的扰动情况，对预防青藏铁路、公路次生病害发生及冻土升温退化至关重要．

青藏铁路建设中冻土工程结构稳定性研究

一、研究科学意义和国家需求

青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原，地理位置独特，自然环境恶劣，地质条件复杂，素有“世界屋脊”、“地球第三极”之称。青藏铁路格拉段将穿越约547km多年冻土地段，全线线路海拔高程大于4000m地段约960km，在唐古拉山越岭地段，线路最高海拔为5072m，为世界铁路海拔之最。“高原”和“冻土”问题是本线的两大难题，其特殊性和复杂性在世界上独一无二。

在青藏高原多年冻土地区建设铁路是从未实践过的新的技术领域，随着几十年来自然条件和气候的变化、科学技术的飞速发展、科研成果和工程实践经验的积累，我们对自然和冻土的认识也在不断的加深。七十年代以前我们认为高原冻土是发育的，而目前现状是随着全球气温升高，高原冻土呈退缩趋势；七十年代以前研究重点侧重于冻土腹部地带的高含冰量冻土，但青藏公路整治的情况表明，冻土区边缘地带及高温冻土地带各类工程病害多于低温冻土地带；过去确定一个路基临界高度来涵盖全线，现在看来必须按不同地温分区、土质及气候条件来考虑路基合理高度；现代科学技术水平的发展及新材料、新工艺的不断出现，为防治各类工程冻害提供了新的手段，有必要对其进行应用研究。所以青藏线格拉段的修建仍带有很强的探索性、科研性，为了尽快取得高原多年冻土区铁路设计、施工经验，先行试验段的建设具有不可替代的重要意义。“高原多年冻土区试验工程”也充分体现了我们在高原多年冻土区的设计思想，是设计原则的检验，其各阶段的观测结果将分别是指导、调整设计和施工的依据，实现青藏线格拉段铁路的动态设计和施工。

青藏铁路冻土路基分析及防治方法

摘要：青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,解决了多年冻土这一世界性工程难题。冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，是一种对温度极为敏感的土体介质。在冻土区修筑工程构筑物面临两大危险：冻胀和融沉。本文主要围绕修筑青藏铁路过程中的冻土问题，以及从多年冻土区路基沉降变形、冻胀及不良地质环境等方面,系统论述了路基工程的主要病害类型、影响因素和防治方法。

关键词：青藏铁路；冻土；路基；防治方法

0 引言

我国是世界上第三冻土大国,约占世界多年冻土分布面积的10%,约占我国国土面积的21.5%。青藏铁路格尔木至拉萨段多年冻土区线路总长约554km,其中,多年冻土地段长度448km,占多年冻土区线路总长的81%,融区地段长度106km,占19%[1]。外界条件的变化会导致冻土升温，造成冻土内部结构发生变化进而引起冻土承载力降低，最终导致冻土路基会产生裂缝、冻胀、沉降等现象，影响路基长期稳定。青藏铁路建设面临的核心技术难题之一在于如何在高温、高含冰量多年冻土地基上修筑稳定的线路。

1 青藏铁路沿线的冻土特征

青藏高原冻土区是北半球中、低纬度地带海拔最高、分布面积最广、厚度最大的冻土区，北起昆仑山，南至喜马拉雅山，冻土面积为141万平方公里，占我国领土面积的14.6%。青藏高原多年冻土的生存、发育和分布主要受到地势海拔的控制，随着地势向四周地区倾斜形成闭合的环状。

2 冻土区铁道路基主要病害

2.1路基沉降变形

沉降变形是多年冻土区铁路工程最主要的病害，其多发生在含冰量大的粘性

青藏铁路冻土解决方案

青藏铁路的建设是中国铁路史上的一项伟大工程，它连接了雄

伟壮丽的青藏高原和其他地区。然而，这个工程也面临着来自自

然环境的巨大挑战，其中之一就是冻土问题。青藏高原地域广阔，气候寒冷，土壤中的冰冻现象十分普遍。那么，我们如何解决青

藏铁路上的冻土问题呢？

首先，我们需要理解冻土的特点和形成原因。冻土是指土壤中

水分被冻结形成的一种地表材料。在高寒地区的青藏高原，由于

气温低，空气中的水分会结成冰，这些冰会渗入土壤中，使其变

得坚硬。冻土除了对土地的构成有影响外，还具有不可忽视的地

质工程问题。因此，解决冻土问题对于青藏铁路建设来说至关重要。

其次，我们可以采取一系列措施来解决冻土问题。首先，可以

在土壤表面构建保温层来防止冷空气渗透到土壤中。这可以通过

在土壤表面上覆盖一层较厚的材料，如沙土或石塘，来实现。这

样可以有效减缓渗透速度，降低土壤冻结的程度。其次，可以采

用地下排水系统来解决冻土问题。通过将排水管道埋设在土壤下方，将土壤中的积水排除出去，防止冰块形成，从而避免土壤冻结。

另外，保护冻土还需要结合植被恢复来进行，植物的根系可以

有效地改善土壤的稳定性。在青藏高原这样的高寒地区，植物的

分布相对较少，所以可以考虑进行温室种植。在温室内培育出更

耐寒的植物品种，然后将其移植到铁路附近的土地上，以实现土

壤的保护和恢复。

此外，建设合理的排水系统也是解决冻土问题的重要一环。在

青藏高原这样的高原地区，降雨量大，排水不畅会导致土壤湿度

增加，加剧冻土的形成。因此，铁路和周边设施中的排水系统设

计需要考虑到降雨量，确保快速将水排除，降低土壤冻结的可能性。

青藏公路及铁路对沿线冻土环境的影响及工程防治措施

施。２青藏公路、路对沿线冻土环境的影响铁（）１高含冰量、坦的冻土地段，表状态的改变可能平地
却地基” 的办法减少传人地基的热量。具体方法有： ①适当提高路基填土高度，为天然保温层。这种方法价廉，作可普遍采用，是保护冻土最有效、最经济的方法。②在路基中埋设５～１ｍ厚的工业保温层（Ｕ，Ｐ０ｃＰＥＳ等）。③ 埋设通风管，就是在路堤中埋设直径３ｍ左右的金属或混凝【横向０Ｃ土通风管，可有效降低路基温度，到通风保温和保护冻土的起作用。④采用抛石路基，即用碎块石填筑路基，用填石路利基的通风透气性，隔阻热空气下移，同时吸人冷量，起到保护冻土的作用。⑤ 在高含冰量低路堤和路堑等易产生病害地段，还采用了热棒结合保温材料的处理措施。⑥在少数极不稳定冻土地段修建低架旱桥，工程效果有保证，造价高。但 ⑦建立完善的排水设施，防止地下冰融化导致的路基下沉。（）３合理设置取土、弃土场地，减少对高含冰量冻土的
缪志辉
（河北省易县交通局）摘要：在结合青藏公路设计及维修养护方面的经验教训的基础上，对青藏公路、路引起的冻土环境问题铁

青藏铁路沿线地形、气候、水文特征及其对沙害的影响分析

青藏铁路沿线地形、气候、水文特征及其对沙害的影响分

析

青藏铁路途经地区地壳运动强烈,是现今地表构造活动最强烈的地域单元,分布着大量的褶皱和活动断裂带,岩石破碎,土质松散,地貌类型多样,病害严重。同时,由于地势高耸,受高寒气候影响,温差大,冻融风化强烈,产生大量岩屑等细粒物质,为风沙活动提供了丰富的物质来源沿线布满了类似戈壁的风蚀沙砾石滩地,在破碎的地形上发育着大面积巨厚沉积物,特别是在铁路途经众多水系的河谷、湖盆等洼地分布有由风积沙组成的各种风成地貌,在大风干燥季节造成沙害。限于青藏铁路的建设和通车只是近些年的事,有关沿线的自然环境及其对铁路沙害的影响认识不充分。因此,文中在前人研究的基础上,通过对青藏铁路沿线的地形、气候、水文进行调查,分析其类型、分布、特征及对沙害的影响,以期系统认识青藏铁路沙害规律,为防沙提供依据。

1材料与研究方法

文中数据资料通过野外调查与室内分析获取。在野外,结合当地气象资料,沿青藏铁路考察地貌、气温、降水、风况、河流、湖泊等的类型、特征及分布情况。在室内,主要采用Google Earth影像判译及GIS处理,并查阅相关文献,分析上述自然要素对铁路沙害的影响。

2调查与分析结果

2. 1地形

青藏铁路自西宁出发,依次经过的主要地貌单元有:煌水谷地、日月山、青海湖、关角山(青海南山)、柴达木盆地、昆仑山、楚玛尔高平原、可可西里山、秀水河-北麓河、风火山、日阿尺曲、乌丽山及盆地、沱沱河、开心岭、通天河、布曲河谷、温泉盆地、唐古拉山、扎加藏布、头二九山、安多河谷、错那湖-桑雄、念青唐古拉山、柴曲谷地、羊八岭、堆龙曲、拉萨河谷。山地除日月山、关角山、昆仑山北坡、可可西里山、风火山、开心岭、唐古拉山、九子纳、念青唐古拉山等地势较为险峻外,其余多呈穹窿状,山岭浑圆坡度平缓,盆地和谷地大体呈NWW-SEE向展布,河谷宽浅,地形平缓。因此,线路通过地区除昆仑山北坡路段,

青藏铁路建设和冻土问题

内容摘要：青藏铁路是世界上海拔最高和线路最长的高原铁路，全长约1925公里，其中格拉段长约1118公里。海拔4000米的地段有965公里，最高点唐古拉山口为5072米。穿越多年冻土…

青藏铁路是世界上海拔最高和线路最长的高原铁路，全长约1925公里，其中格拉段长约1118公里。海拔4000米的地段有965公里，最高点唐古拉山口为5072米。穿越多年冻土区长度为632公里，其中大片连续多年冻土区长度约550公里，岛状不连续多年冻土区长度约82公里。在632公里的冻土带中，年平均地温高于-1.0℃多年冻土区275公里，高含冰量多年冻土区221公里, 高温高含冰量重叠路段约为134公里。高原、冻土和生态脆弱就成为青藏铁路修筑的三大难题，而冻土问题是青藏铁路成败的最关键问题。

冻土和冻土危害

冻土是指温度在0℃以下，并含有冰的各种岩土和土壤。一般可分为短时冻土、季节冻土以及多年冻土。地球上冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中多年冻土面积占陆地面积的25%。我国多年冻土面积占国土面积的22%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰，所以冻土具有强的流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。同时，由于冰存在相变特征，未冻水分具有迁移特性，因此冻土也具有融化下沉性和冻胀性。冻土工程不同于一般岩土工程的一个重要特点是：冻土工程中温度是一个关键参数。由此也决定了冻土工程的稳定性与气候变化的关系十分密切。多年冻土区由于反复的冻融作用，产生许多特殊的自然地质现象，如冻胀、融沉、冻拔、冻裂、冰锥、冻融分选、热融湖塘、融冻泥流等，对工程建筑有极大的影响。多年冻土区常见的道路工程病害是融沉和冻胀问题。冻胀就是土在冻结过程中，土中水分转化为冰，引起土颗粒间的相对位移，使土体积产生膨胀、土表面升高;当土中冰转变为水时，土便发生融化下沉，称为融沉。以青藏公路为例，85%的路基病害是融沉造成的，15%为冻胀和翻浆所致。桥梁和涵洞的病害主要由冻胀引起。在高温冻土区的高路堤上，由于阴、阳坡下的融沉不同，因而会在向阳面的公路一侧产生纵向裂缝。

论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题

《青藏铁路的冻土环境保护问题》

序

有一种神秘而美丽的大自然环境，叫做冻土区。它是指地表或浅层土壤因低温而冻结，使土壤中的水分凝结成冰，形成一种特殊的地质环境。而我国的青藏高原恰好是世界上最大的冻土区之一，而青藏铁路的修筑将在这个特殊的环境中展开。在这一过程中，保护冻土环境将面临重大挑战，同时也是我们义不容辞的责任。

一、青藏铁路修筑对冻土环境的影响

青藏铁路的修建是我国铁路建设史上的一项伟大工程，也是世界上海拔最高、气温最低、冻土最为严重的铁路。修建过程中，对冻土环境的影响是不可避免的。土地开垦、爆破挖掘、施工车辆行驶等所有活动都会对冻土环境造成一定程度的影响。

但是，我们真的能做到既要修建青藏铁路，又要保护冻土环境吗？正如前若干年题词的“科学定位、精心施工、严格保护、绿色环保”的指示，只有科学规划、精心施工和严格保护，才能在保证青藏铁路正常运营的保护冻土环境的完整和健康。

二、冻土环境保护的挑战和措施

青藏铁路沿线地域广阔，自然条件恶劣，冻土地质条件复杂，因此在确保工程质量和环境安全的前提下，如何保护冻土环境成为了一项重

大的挑战。目前，青藏铁路的冻土环境保护主要有以下措施：

1.科学规划：青藏铁路的修建必须充分考虑冻土环境的特殊性，科学规划铁路线路、车站、桥梁等建筑物的位置，避免对冻土环境造成破坏。

2.精心施工：施工过程中，要采用符合冻土环境特点的施工工艺和方法，减少对冻土环境的影响。如采用局部预热等技术手段防止地基冻结破

坏等。

3.严格保护：在施工过程中，要严格遵守环保、土地利用等相关法律法规，制定具体的冻土保护方案，保证不对冻土环境造成破坏。加强监

青藏铁路冻土路基融沉可靠性研究

引言：

青藏铁路是世界上海拔最高、气候条件最恶劣的铁路之一，其中包括了大面积冻土区段。冻土路基是青藏铁路建设中的一个重要部分，其可靠性对铁路运行的安全和稳定起着至关重要的作用。然而，由于冻土路基在气候和温度等因素的影响下，易受到融沉和冻胀的影响，导致了一系列的工程问题。本文将对青藏铁路冻土路基融沉可靠性进行研究，探讨其原因和解决方案。

冻土路基融沉的原因：

1. 温度变化：冻土路基主要位于高寒地带，季节性温度变化剧烈，导致冻土层的融化和沉降。

2. 土壤孔隙水含量：冻土层含有大量的孔隙水，一旦融化，水通过孔隙流动，导致土壤体积减小，进而发生沉降。

3. 土壤结构破坏：冻融交替会引起土壤结构的破坏，导致土体体积的变化和蠕变性的发生，进而引起融沉。

影响：

1. 钢轨和路基变形：冻土路基的融沉会导致钢轨反曲，影响铁路运行的平稳性，甚至造成事故。

2. 轨道几何：融沉还会改变铁轨的几何形状，影响列车行驶的舒适度和安全性。

3. 信号设备故障：融沉会对铁路信号设备造成冲击，导致信号失灵或误判。

4. 施工难度增加：冻土路基融沉会增加铁路的维护难度和成本。

解决方案：

1. 设计阶段：在青藏铁路冻土路基的设计中，应综合考虑冻

土层的力学特性和温度条件，采用合理的路基结构和工程方法。

2. 水分控制：通过排水系统，及时控制冻土路基内的孔隙水

含量，减少融沉对土壤的影响。

3. 加强监测：对冻土路基进行实时监测，及时发现融沉现象，以便采取措施进行修复或加固。

4. 增加支撑力：在冻土路基上加设支撑结构，如桩基或地下

论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题

青藏铁路作为世界上海拔最高的铁路线之一，其修筑过程面临着众多的困难与挑战。其中之一就是冻土环境的保护问题。青藏高原地区被誉为“天然的冷库”，其特殊的地理环境注定了冻土对铁路修建的影响不容小觑。冻土环境保护问题是修筑青藏铁路的一个重要课题，需要采取有效的措施来减少对冻土的破坏，确保铁路的安全与可持续发展。

冻土是在较长时间内地表及地下温度低于0摄氏度，土壤水分在冻结状态下形成的一种特殊地质环境。而青藏高原海拔较高，气候寒冷，冻土覆盖面积广泛，约占总面积的80%以上。冻

土在地质运动、水文地质、生态环境等方面都有着重要的影响，因此在修筑青藏铁路时需要特别关注冻土环境的保护。

首先，冻土的保护需要从工程建设的规划阶段开始。由于冻土的特殊性，其融化变软会对地基稳定性产生不利影响，因此在铁路线路规划中应避免穿越大面积冻土地区。同时，冻土地区的土地利用也需要限制，减少人类活动对冻土的直接破坏。

第二，针对冻土地区的土壤工程特性，需要采取相应的设计措施来保护冻土。修筑铁路时，可以采用隔热措施来减少冻土融化。例如，可以在冻土表面铺设防水隔热材料，减缓冰下融化速度，保护冻土的稳定性。此外，冻土地区的路基和路堤也需要采取防冻措施，如在路基中铺设隔热材料，并在路堤中设置排水设施，避免积水冻结破坏路基和路堤的稳定性。

第三，冻土地区的铁路修建过程中需要进行严格的监测和监控。

通过监测冻土的温度、含水量和变形等参数，可以及时发现冻土的变化情况，及时采取措施进行保护。此外，还可以利用遥感技术和地学雷达等先进技术手段，对冻土地区进行远程监测，提前预防冻土的破坏。

青藏铁路如何解决冻土问题

他山之石精品

（总）工程质量N (B)

全长1118km 的青藏铁路，有632km 是常年冻土区。青藏高原年平均气温—4.3℃，气温变化幅度24℃。直接在冻土上建铁路不行，因为随着季节的变化，冻土融化时路基会融沉，冻土冻结时路基会膨胀，融沉和膨胀都会破坏路基。必须要想出一种方法，让路基保持恒温，避免融沉和膨胀。

如果在路基下设置通风管道，如图1所示，能达到这个目的吗？

经过25年的观测和有限元法计算表明，能。因为通风管中空气导热系数比土层小，可以起到隔热作用，减少传入基底的热量。另一方面，通风管内空气以对流方式使堤身散热，冬季冷空气在管内流动可降低基底的地温，增加基底冷储量。

通风路基0℃等温线在地表下0.2m ，基本稳

青藏铁路如何解决冻土问题

定，路基下冻土最低温度为—1℃~—0.5℃。而没有通风管的普通路基地表下最大融深已超过8m 。

另一种方法是用热管增加基底和路基的蓄冷量，如图2所示。热管的导热能力是铜、银的三千

Ⅰ道碴层；Ⅱ碎石砂砾；Ⅲ亚粘土；Ⅳ弱风化岩。管中心线距地面1m ，管直径0.4m ，管内风速4m/s

图1通风路基结构示意图

图2热管

549

2007.o.74

5（总）工程质量N (B

)

至一万倍，热管两端密封，管中装液体工质，管上部装有散热片，叫冷凝段，管下部埋入冻土中，叫蒸发段。当外界温度低于冻土温度时，管中液体工质吸收冻土中的热量蒸发成气体，蒸气在压差驱动下沿热管中心通道向上流动到蒸发段，放出热量，冷凝成液体，液体在重力作用下沿管壁流回蒸发段；当气温高于地温时，液体工质蒸发成的蒸气上升到冷凝段后，由于管壁温度较高，

青藏铁路多年冻土区路基变形特征及影响因素分析

ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｂｇｒａｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｏｍｅｉｎｔｏｂｅｉｎｇｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｆｏｒｍｓｏｆｆｒｏｓｔ
ｒｏｕｔｅａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ，ａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗａｔｅｒｍｉｇｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｊｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄＳＯｏｎ．Ｂｙ
ＤＯＮＧＣｈａｎｇ — ｈｏｎｇ．ＺＨＡＯＸｉａｎｇ — ｑｉｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｕｂｇｒａｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｒｏｕｔｅａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｓｕｂｇｒａｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ

青藏铁路次生不良冻土病害防治技术研究(可行性研究报告)

国家科技攻关计划项目

可行性研究报告

课题名称：青藏铁路工程次生冻土病害防治技术研究课题编号：

课题组织单位：铁道第一勘察设计院

科学技术部

二○○五年七月

课题信息表

青藏铁路工程次生冻土病害防治技术研究

一、课题摘要

青藏铁路格尔木至拉萨段铁路全长1118km，穿越多年冻土区范围为632km，其中大片连续多年冻土区长度约550km。多年冻土区道路工程在施工后都有可能产生次生冻土灾害，在青藏铁路交付运营之前，进一步开展综合评价青藏铁路不同区段冻土工程地质条件、工程措施的适应性、冻土环境条件变化、趋势预测等工作，科学地看待可能发生的次生不良冻土现象，系统、深入、前瞻性地分析其机理、影响因素、发育方式及工程危害，开展长期监测工作，研究其防治措施，不仅对于保证青藏铁路高质量运营具有重大意义，而且对于提高多年冻土区工程技术水平和学科发展都具有深远影响。

二、课题的意义和必要性，国内外现状和技术发展趋势及其市场需求。

多年冻土地区道路工程的稳定性是冻土工程研究中的普遍性的难题，多年冻土区道路的高病害率问题至今还没有得到根本性的解决。据对青藏公路1990年的调查，病害率为31.7%（程国栋，2001）。这些高病害率的发生，主要在于道路工程修筑后使得多年冻土的发育条件产生了变化，出现了次生的冻土灾害，最终又影响到工程的稳定性。

随着多年冻土地区人类工程经济活动的不断加剧，区域冻土环境与生

态环境不断恶化，使得冻土和工程相互作用成为冻土学研究的重要内容，特别是在公路、铁路和输油管线工程方面的研究尤为突出（Goering，1996；Johnston,1981；Esch,1983；Brugess,1993）。目前，多年冻土地区的线性工程已经是一项独特的热点研究内容，2003年在瑞士召开的第八届国际冻土学大会上设立了专题予以讨论和交流（Cheng, 2003；Niu, 2003）。当然，其中由于我国青藏铁路建设所引起的广泛关注起到了极大的推动作用。

青藏铁路冻土施工

冻土是一种特殊的、低温易变的自然体，会给各类工程造成冻胀和融沉的问题。在寒季，冻土像冰一样冻结，并且随着温度的降低体积发生膨胀，建在上面的路基和钢轨就会被膨胀的冻土顶得凸起；到了夏季，冻土融化体积缩小，路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，路基就会翻浆、冒泥，钢轨出现波浪形高低起伏，对铁路运营安全造成威胁，其特殊性和复杂性在世界上独一无二。世界上几个冻土大国俄罗斯、美国、加拿大等都为解决冻土技术难题付出了艰辛的努力。中国在冻土研究方面起步较晚，在20世纪八十年代中期以前，中国的冻土研究基本上继承了前苏联在多年冻土方面研究的经验和理论。

青藏铁路创了两个世界之最：世界上海拔最高的铁路，全线经过海拔4000米以上地段有965公里；同时它也是世界铁路工程史上穿越多年冻土最长的铁路，达到了550公里。在冻土区修建铁路是一个世界性技术难题，对施工技术和施工能力是严峻的挑战

青藏铁路建设中的冻土难题

(2007-09-17 10:46:33)

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教育杂

谈

多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是青藏铁路建设中无法回避的三大难题，其中多年冻土尤为关键，是最难啃的一块骨头。如今，青藏铁路即将全线通车试运营，这无疑表明，中国已解决了铁路穿越多年冻土地带的工程技术难题。

据了解，冻土在寒季就像冰一样冻结，随着温度的降低体积会发生膨胀，建在上面的路基和钢轨就会被“发胖”的冻土顶得凸起；到了夏季，融化的冻土体积缩小，路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，路基就会翻浆、冒泥，钢轨会出现波浪形高低起伏，对铁路运营安全造成威胁。

解决青藏铁路建设中冻土工程问题的思路与思考

随着青藏铁路建设的不断推进，冻土工程问题成为了一个亟待解决的问题。本文主要从以下几个方面探讨如何解决青藏铁路建设中的冻土工程问题。

一、加强科学规划

在青藏高原这样的极地环境中建设铁路，必须充分考虑冻土工程问题。因此，科学规划是解决冻土工程问题的关键。在规划阶段，应充分了解当地的冻土情况，按照冻土类型、厚度、含水量等因素进行合理设计，确保铁路的安全与稳定。

二、采用先进技术

针对冻土的物理性质和破坏特点，应采用先进的技术手段，如采用沉井法、地热加热法、地震波法等。同时，应选择适合冻土环境的材料和设备，确保工程质量。

三、加强监测与维护

在铁路建设完成后，应加强对铁路冻土工程的监测与维护。通过监测数据的分析，及时发现并处理冻土破坏等问题，确保铁路的安全运行。同时，加强冻土工程的维护，修补破损部分，避免进一步破坏。

综上所述，解决青藏铁路建设中的冻土工程问题需要科学规划、采用先进技术和加强监测与维护。只有这样，才能确保青藏铁路的安全与稳定。

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解决青藏铁路建设中冻土工程问题的思路与思考

青藏铁路是中国的一项重大工程，它的建设必须面对严重的冻土工程问题。如何有效解决这些问题，是当前青藏铁路建设的一大挑战。本文旨在探讨一些可以解决青藏铁路建设中冻土工程问题的思路和

思考。

首先，我们需要深入了解青藏高原的气候和地质地形状况。青藏高原是全球高海拔、低温、冻土区域，气候干燥，降水少。此外，青藏高原地质地形多变，地貌复杂，地震、泥石流等自然灾害频繁发生。因此，在青藏铁路建设中，我们需要采取适合当地气候和地形的冻土工程技术。

其次，我们需要加强青藏铁路建设中的监测、预警和应对能力。青藏高原的气候和地质地形变化剧烈，因此，我们需要建立完善的监测系统，对青藏铁路周边的环境变化进行及时监测和预警。同时，我们需要加强应对能力，制定应急预案，建立应急机制，及时应对自然灾害和其他紧急事件的发生。

此外，我们需要加强科研和技术创新，不断提升冻土工程技术水平。青藏高原的气候和地形独特，因此需要针对性地研究冻土工程技术，不断探索新的工程技术和材料，提高青藏铁路的安全性和可靠性。

总之，解决青藏铁路建设中的冻土工程问题是一项重大的任务，需要我们加强技术研究和创新，并建立完善的监测和应对机制，确保青藏铁路建设的顺利进行。

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第24卷第6期

岩石力学与工程学报 V ol.24 No.6

2005年3月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March ，2005

收稿日期：2004–03–30；修回日期：2004–05–20

作者简介：余绍水(1969–)，男，现为博士研究生，主要从事工程管理、冻土工程和土木工程方面的研究工作。E-mail ：wdpan@ 。

青藏铁路沿线主要次生不良冻土现象的

调查和机理分析

余绍水1，

3，潘卫东2，史聪慧1，

3，王小军4，梁波5

(1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州 730000； 2. 东南大学土木工程学院，江苏南京 210096；3. 中铁12局集团有限公司，山西太原 030024； 4. 中铁西北科学研究院，甘肃兰州 730000；5. 兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州 730300)

摘要：经过野外调查发现，完成施工但尚未投入运营的青藏铁路沿线出现了一些次生不良冻土现象。通过讨论这些次生不良冻土现象的分布规律和危害，认为铁路路基对地下水条件和冻土热稳定性的破坏是导致产生次生不良冻土现象的根本原因，并初步探讨了针对这些现象的工程防治措施。关键词：土力学；青藏铁路；次生不良冻土现象；机理；调查

中图分类号：P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)06–1082–04

INVESTIGATION AND MECHANISM ANALYSIS OF THE MAJOR SECONDARY HARMFUL FROZEN-SOIL PHENOMENA ALONG

QINGHAI —TIBET RAILWAY

YU Shao-shui

1，3

，PAN Wei-dong 2，SHI Cong-hui 1

，3

，WANG Xiao-jun 4，LIANG Bo 5

(1. State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering ，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute ，The Chinese Academy of Sciences ，Lanzhou 730000，China ；2. School of Civil Engineering ，Southeast University ，Nanjing 210096，China ；3. Twelve Bureau Group Ltd. Co.，China Railway Engineering Corporation ，Taiyuan 030024，China ；4. Northwest Research Institute of China Railway Engineering Corporation ，Lanzhou 730000，China ；5. School of Civil Engineering ，Lanzhou Jiaotong

University ，Lanzhou 730300，China )

Abstract ：A number of secondary harmful frozen soil phenomena were found along Qinghai —Tibet railway which are being developed since the completion of construction of the railway. The distribution laws and danger of these phenomena are discussed. These are mainly caused by disturbance of ground water condition and thermal stability. Some key principles to control these disasters are also discussed.

Key words ：soil mechanics ；Qinghai —Tibet railway ；secondary harmful frozen-soil phenomena ；mechanism ；investigation

1 引言

不良冻土现象，是指土体在冻结和融化作用下产生的物理地质现象。在多年冻土区修筑铁路会遇到许多不良冻土现象[1]，反过来，铁路的修建又会

形成新的不良冻土现象即次生不良冻土现象，对铁路路基等建筑物产生种种危害。因此，调查和研究青藏铁路沿线多年冻土区主要不良冻土现象的类型、分布和发育特征，对避免和防治次生不良冻土现象的发生和发展，保证铁路工程的稳定和安全有着非常重要的现实意义。

第24卷第6期余绍水等. 青藏铁路沿线主要次生不良冻土现象的调查和机理分析 • 1083 •

多年冻土区不仅气候严寒，而且还有多年冻土层作为底板使地表水的下渗和多年冻土层上水的活动受到约束，加之工程结构物的修建破坏了天然的水文地质条件，这是多年冻土区次生不良地质现象发生和存在的基本条件。

多年冻土区常见的次生不良地质现象主要有冰锥(冰丘、冰幔)、冻胀丘、厚层地下冰、热融滑坍和热融湖塘等[2]。

2 次生不良冻土现象的工程危害和野

外调查

根据前人的研究发现，在青藏高原多年冻土区修建铁路造成的次生不良冻土现象，可能直接导致路基产生很大变形，对行车安全会带来严重威胁。这种现象，已经引起决策部门和运营企业的高度关注。

表1列出了2003年初青藏铁路沿线发生的典型次生不良冻土现象。

在表1所列出的已调查的18处次生不良冻土现象中，冰锥、冰幔共9处，主要位于路基两侧、桥墩和涵洞，这种次生不良冻土现象主要是在施工时将冻土层打穿导致层下承压水或堵塞地表水排泄通道引起的。厚层地下冰共2处：DK1136+300～DK1136+500处厚层地下冰发育在路堑边坡上，由于施工组织问题，在暖季演化为热融滑坍，产生了较大变形；DK1142+000～K1142+350处，从原地面向下1.8～2.5 m处出现厚度大且连续分布的水平产状的厚层地下冰，该段路基为路堤。热融湖塘共5处，位于路基两侧，有些与冰幔连通。冻胀丘和热融滑坍未作调查。

3 主要次生不良冻土现象的机理分析

青藏铁路的次生不良冻土现象的形成原因不外乎2个：(1) 铁路施工较严重地破坏了所在区域

表1 2003年初青藏铁路沿线发生的典型次生不良冻土现象

Table 1 Typical secondary harmful frozen-soil phenomena along Qinghai—Tibet railway in the beginning of year 2003 序号里程/km 距路基距离/m 与线路关系不良冻土现象说明

1 DK1091＋000 20.0

线路上方泉冰椎位于路基右侧

2 DK1123＋610 2.5

线路上方泉冰椎于2002年9月出现，为路基修筑后改变地下水运移条件所形成

3 DK1130+593 0.0 线路上、下方热融湖塘、冰幔此处有一涵洞，尚未施工，因排水不畅，涵洞左右两侧热融湖塘连通，形成大面积冰幔

4 DK1136+300～

DK1136+500

0.0

开挖基底后发现厚层地

下冰，最厚处达0.6 m

左侧堑顶有1条贯通的纵向裂缝，长200 m，宽200

mm；左侧堑坡上有2条裂缝，长20 m，宽10～25 mm；

右侧堑顶的纵向裂缝有6条，最大的裂缝长20 m，最

大宽350～400 mm。如不及时采取措施，暖季坡面会

大面积坍滑

5 DK1139+284 0.0 线路上、下方冰椎、冰幔该处为小桥，桥的两侧发育有冰椎、冰幔

6 DK1142+000～

K1142+350

0.0

厚层地下冰，厚度达

0.6～3.9 m，产状近水平

从原地面向下1.8～2.5 m处出现连续分布的厚层地下

冰，该段路基为路堤

7 DK1144＋550 100.0

线路下方泉冰椎、河冰椎

8 DK1164＋400 15.0

线路上方冰幔

9 DK1172＋304 0.0

线路上、下方冰幔涵洞冰塞涵洞内及出入口已被冰堵死，涵洞进水口外两侧积冰

10 DK1178＋000～

DK1178+050

0.0 线路上、下方冰椎、冰幔

片石通风路基左侧有大面积的冰椎、冰幔，积冰从片

石层中渗出，又在右侧坡脚形成冰幔

11 DK1178＋800 10.0

线路上、下方冰椎、冰幔桥梁钻孔灌注桩的施工已完成，受施工影响，线路左侧(上游)积冰严重，长约300 m，最宽处50 m

12 DK1199+900 30.0 线路右侧热融湖塘

13 DK1229＋280 0.0 冰椎、冰幔因打测温孔时打出承压水，且此处涵洞排水不畅，因而在涵洞两侧形成冰椎及冰幔

14 DK1199+900 30.0 线路右侧热融湖塘

15 DK1207+650 0.0 线路上方冰幔该冰幔规模较大，且位于桥的右侧

16 DK1269+600 150.0 线路下方热融湖塘该处热融湖塘规模大，长650 m

17 DK1308+250 150.0 线路下方热融湖塘在铁路路基左侧300 m内热融湖塘发育

18 DK1370+600 0.0 线路上、下方冰幔该段路基两侧的冰幔比较发育

注：DK表示推算的铁路里程，因现场里程桩较少，所提供的里程仅供参考。