季节性冻土区铁路冻害的研究与分析

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冬季,道床冻胀和路基表层冻胀叠加表现为线路钢轨空间上的几何 变形, 即冻胀。春季 , 路基中水分不能及时排出, 在列车荷载作用下表现为 翻浆冒泥。随着道床的道碴进 入路基, 路基表层和底层会形成不同深度的 道碴囊, 改变了路基本体物质结构, 为水分迁移创造了更丰富的条件。 3线 路冻害形成 过程 冬季, 随着温度的降低, 脏污程度较大的道床形成冻胀, 但道床的冻 胀量并不是很大。当温度继续降低时 , 冻结层形成 , 随冻结锋面自上而下 移动, 路基下部水分向冻结锋面迁移并发生聚冰作用。冰层及冰透镜体主 要集中在最大冻结深度的 2 / 3 ~ 1 / 2 部位, 冻结后的土体体积增大 , 由此产 生 的 ’ { 鹱 春季, 随着温度升高 , 道床内的冻土开始融化 , 路基表层从上 向下融 化。路基 内的水分不能及时排出, 随着列车荷载的作用, 路基内的水和土 相互作用, 形成泥浆 , 在抽吸力的作用下向上移动进 ^ 道床, 发生翻浆 冒 泥现象 。 4路 基温度 、 含水率 和冻胀量三者 之间的关 系 本项目以东北地区既有线线路冻害整治工程为依托。 4 1 线路冻胀形成条件 冬季气温较低, 温度降低时间较长, 冻结速率较 漫。线路道床含土量 图 1 温 度 一深 度 曲线 较大。路基本体内含水率较高, 平均含水率为 2 5 . 3 %。 含水 率/ * 4 . 2 线路冻胀发艮过程 3 0 3 5 4 0 由于秋季温度降低, 周期较长, 冻结速率较慢 , 路基本体 内的水分能 够充分由下向 E 进行迁移 ,形成路基表层含水率较高,冻结以后体积增 大, 造成线路的竖向几 侗变形, 形成冻胀。 4 3 路基温度场、 水分场和应 变场的分析 4 . 3 . 1温度场。对觋场路基内埋设温度管 , 进行—个冻、 融周期的温度 测量。 取其中 l # 测点处的温度数撼 亍 分析, 如图 1 。 图1 为2 0 0 9 年1 月 2 0 0 9 年4 月温度测量数据。 根据曲线得出测点处的冻结深度为 1 . 3 m。 随 着路基深度增加, 温度逐渐升高。路基表层温度低, 1 3 m处温度为零, 1 . 3 m 以下温度保持零 匕 。 4 3 2含水率。对 1 #测点的路基土在温度最低的条件下取含水率进 行试验分析, 如图 2 、 表1 。图 2为 1 } } 测点含水率随路基深度变化的关系 曲线。 t 3 m以上含水率最高达到 4 Z 1 %。 原因是温度降低, 路基本体内下部 含水鞫 基 彳 亍 迁移, 导致路基 匕 部含水率增加, 路基下部含水率减少。 4 . 3 3冻胀量。对 1 # 测点的—个冻、 融循环 量并分析, 如图 3 、 表2 。图 3 为 l # 测点冻胀量随时间变化的关系曲线。 2 0 0 8 年 1 1 月路基冻胀量为 O m m。2 0 0 8 年1 月一 2 0 0 9年 3月冻胀量较 高, 最大为 3 1 . 1 m m 。2 0 0 9年 4 月冻胀量回落。 4 . 3 . 4分析。 路基温度由上至下进行传递 , 在1 . 3 m处温度为零, 得出冻 结深度。路基中的水分在温度差的作用下, 由下向上i 亍 迁移。由于水冻 图 3 冻 胀 量 一时 间 曲线 结后体积增大的原理 , 路基表层发生冻胀 , 加之道床内的水分冻结体积增 从而导致路基体内水分由下向 匕 迁移的水分场 ,二者之间的内驱动力为 大, 二者相互叠力 1 I , 最终造成线路在冬季发生冻胀。 应力场的存在;
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5 3 由于路基体内温度场 、 水分场和应力场三者之间的相互作用, 最终 5 . 1 线路冻害包括冬季道床、 路基冻胀和春季路基番 疆 浆冒泥现象; 形成路基的竖向变形, 即冻胀。 5 2路基冻胀是路基体内温度场、 水分场和应力场相互作用的外在表 参考文献 现形式。外界的温度发生变化后, 路基体内形成 由上向下传递的温度场, [ 1 】 项玉璞, 曹继文拣 土的基本理论 中国建筑工业出版 } 土1 9 9 & 作者简介 : 徐 洪雨( 1 9 7 9 一 ) , 男, 本科。主要从 事公路铁道 工程技 术工作 。
5结论
因素的测量现场及分析 , 得 出温度场 、 水分场 和冻胀量三者之 间的相互关 系。 关键词 : 线路 冻害; 温度场 ; 水 分 场
1 概述
季 节 性 冻 土 地 区 , 线 路 冻 害 逐 年 加 重 , 致 使 铁 路 维 修 部 门 工 作 量 极
大, 大量的工作为冬季进行线路垫板顺坡 , 春季进行换填路基内的泥浆。 荫 嘘 2 4 。 季节性冻土地区的线路冻害是东北、 ’ 西北地区铁路面临比较大的困难, 也 — — — — 是铁路急需解决的困难之一。 剞率 3 2 . 1 3 3 . 9 3 5 . 4 电
工程 科 技
・ 2பைடு நூலகம்4 1 .
季节性 冻土 区铁路 冻害 的研究 与分析
徐洪雨 , 赵立冬 z
( 1 、 中铁 十三局集 团第四工程有 限公 司, 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 0 8 2 、 哈 尔滨铁道职业技术 学院, 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 8 6 )
摘 要: 本文介绍了季节性冻土地区铁路冻害的表现形式。路基冻胀和翻浆冒泥是线路冻害的表现形式。通过对铁路路基冻害各种
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