青藏铁路冻土观测与工程试验研究达国际先进水平

　　6月27日，铁道部在兰州组织召开中国铁路工程总公司所属的中铁西北院承担的“青藏铁路风火山多年冻土长期综合观测与试验研究”科研成果评审会，中科院寒区旱区环境与工程研究所、青藏铁路专家组、铁道第一勘察设计院、青藏总指、青藏铁路公司、青海省交通厅、北京交通大学等单位的专家和代表出席了会议。经过对课题的认真讨论，专家组提出评审意见：

　　风火山冻土定位观测站自1961年建站以来，坚持了45年不间断的观测和研究，是我国乃至世界上海拔最高、全年值守的高原冻土定位观测站。根据青藏铁路的建设需要，针对高原多年冻土问题，以该站为科研试验基地，辐射开展了筑路技术难题的攻关研究，取得了丰富的科研成果。课题成果为国家确定进藏铁路方案和青藏铁路建设提供了有力的技术支撑，在青藏铁路的设计、施工中发挥了重要作用。主要成果有：

　　1.通过风火山气象要素、太阳辐射和深孔地温的观测，结合沿线气象台站的资料，分析研究了

青藏铁路高原多年冻土区40多年来气候、地温的变化规律，探讨了其发展趋势。结果显示：

　　（1）四十多年来，高原地表面热量平衡为正值，铁路通过的多年冻土地区寒、暖季气温都在升高，青藏铁路沿线的多年冻土处于退化状态。连续多年冻土地带的五道梁、风火山、沱沱河的气温年增温率为0.0075℃/年～0.0271℃/年，低于非多年冻土地带的格尔木(0.0599℃/年)和那曲(0.0364℃/年)。

　　（2）风火山地区地表温度的增温率为0.09℃ /年，30年来，阳坡年平均地温升高了0.5℃，阴坡升高了0.3℃。阳坡地温年变化曲线已由散热型变为零梯度型，升温范围已影响到年变化深度以下；阴坡年变化深度以上地温梯度减小，以下基本稳定。按照气温过余冻结指数ΩG低于-1500℃?天，冻结数F≥3为基准的评判标准，在昆仑山到桃二九山之间，具有较强的潜在冻结能力，更有利于采集大气冷能保护多年冻土，证明了在青藏铁路多年冻土区采取的主动降温措施是可行的。

　　2. 在风火山地区首先开展了冻融界面的抗剪强度试验，解决了冻土边坡稳定性检算中抗剪强度指标的选取问题。开展的冻土锚杆抗拔力试验、L型挡墙墙背冻胀力与变形发展过程的试验，提出了多年冻土区支挡结构设计参数与计算方法。开展的冻土与基础界面间的抗拉冻结强度试验，得出了冻土与基础界面的抗拉冻结强度高于抗剪冻结强度的结论，在基础稳定性检算中用抗剪冻结强度代替抗拉冻结强度是偏于安全的。这些试验方法和结论至今仍是高原冻土区较为系统完整的可供设计应用的成果。

　　3.风火山多年冻土试验工程为青藏铁路的施工提供了依据。

　　（1）路堤的人为上限具有不对称性，揭示了高原多年冻土区路堤人为上限的六种形态。考虑侧向水平热流的影响，保持基底天然上限不下降的粘性土路堤最小高度H=0.65～0.70m。根据高路堤填筑过程及填筑完成后的跟踪观测，分析了施工季节对高路堤平衡温度场形成过程的影响，给出了当地粘性土填筑路堤的上临界高度为H=7.0～8.0m。提出的路堑保温层设置方法和上侧山坡截排地表水及冻结层上水的排水系统设计方法，是高原多年冻土区路堑横断面设计的基本图式，为2001年青藏铁路设计暂规的制订提供了依据。

　　（2）根据对试验路堑基底倾填碎石层热传输机理的分析，碎石层中传热，暖季以传导为主，寒季以对流为主，具有‘热开关效应’。寒季的有效导热系数是暖季有效导热系数的12.2倍，有很好的阻热传冷效应，可以增加基底冷储量保护多年冻土，为青藏铁路多年冻土区路基采用块、碎石气冷防护措施提供了依据。

　　（3）在五道梁、清水河和昆仑山三处桩基试验中，进行了钻孔打入桩、钻孔插入桩和钻孔灌注桩的现场载荷试验，提出了完整的多年冻土桩基试验方法、受力图式、地基系数分布图式及各种参数。

　　（4）自行研制的热桩首次在青藏公路五道梁多年冻土涵洞病害治理中应用，取得了良好效果，为青藏铁路多年冻土区工程的防护和病害整治增加了主动防护的有效手段。

　　（5）遮阳棚防护试验证实具有遮蔽太阳直接辐射，降低棚内路基面温度8℃～15℃，保护基底多年冻土的良好效果。

　　4.在青藏高原多年冻土区前期试验研究的基础上，中铁西北科学研究院联合铁道第一勘察设计院和中科院冰川冻土研究所，于1973年编制完成的《青藏高原多年冻土地区铁路勘察设计细则》和七个附件，是我国第一部多年冻土区勘测设计的规范性文件，是当时我国多年冻土区铁路建设科研成果与工程实践水平的综合体现，填补了我国在该领域的空白，具有实用价值和理论意义，成为2001年制订有关勘测设计规范、细则的重要依据。

　　“青藏铁路风火山多年冻土长期综合观测与试验研究”课题成果内容丰富，研究工作具有开拓性和前瞻性，解决了多年冻土区铁路土建工程的多项关键技术问题。成果总体水平国内领先，其中路基人为上限变化规律、冻融界面抗剪强度试验方法与成果、钻孔灌注桩承载性能试验与计算方法等达到国际先进水平。