哈大高铁路基微冻胀机理及防治技术研究

哈大高铁是国家“十一五”规划的重点工程，是我国在北方严寒地区设计建设标准最高的一条高速铁路，设计时速350km/h，线路全长904km，正线路基长231km，其中无砟轨道路基长182km。

   沿线气候寒冷，极端最低温度-39.9℃。路基工后沉降(冻胀)不超过15mm以及路基与桥梁、横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm。高寒、冻胀敏感性土体、高地下水位导致的路基冻胀问题是工程建设与运营管理中的突出问题。

1、防冻层及保温材料防冻胀试验研究：采用非冻胀的A、B组填料以及水泥改良土换填、布设保温材料处理路基对减小冻结深度及消除冻胀的效果。数值模拟结果显示非冻胀土的换填可以处理路基中心的冻胀影响，但坡脚仍需要防冻处理。

路基结构示意图    

路基处理

换填前后冻胀和沉降的交界线（0位移破坏线）分布状况

2、建立了粉粘粒含量、土体含水量及降温速率与土体冻胀敏感性之间的关系，并获得了荷载条件下水分迁移速率的表达式，为冻胀机理分析及冻胀控制提供了依据。

3、提出调控冻深、控制路基填料冻胀特性及隔排水相结合的综合防治原则，评价了不同冻胀防治措施在哈大高铁路基中的工程效果，提出的关键参数应用于路基工程冻胀防治设计。

4、构建了哈大高铁路基温度、变形自动监测系统，获得了哈大高铁微冻胀发育及分布特征，阐明了微冻胀时空演化规律，为路基病害防治、冬夏季运营速度变更图提供了科学依据。

青藏高原多年冻土退化过程中的环境与地质灾害研究

青藏高原气候变暖，以及工程活动的加剧，将导致多年冻土的退化，进而引发与冻土有关的各类地质灾害、环境恶化现象的发生，并逐渐产生对气候变化和冻土发育状况的反馈作用。冻土环境与灾害的研究已经成为国际冻土学研究的前沿和热点领域。

   1、作为隔水层的多年冻土退化引起区域地下水位下降、土壤干燥化，加剧了植被的退化，导致多年冻土与生态环境之间的相互恶化；热融湖塘作为通道释放多年冻土中封闭的温室气体，将加剧气候转暖。

      2、青藏高原多年冻土区热融湖塘发育趋于加剧，环境与工程影响趋于显著。

  3、综合考虑热融湖塘分布密度、冻土类型、年平均地温、植被覆盖度、土质类型及地表曲率等多种因素，实现了热融湖塘易发敏感性评价，有助于工程选线及确立避防对策。

青藏高原气候变暖及人类活动频繁增加的背景下，青藏工程走廊内多年冻土处于退化过程，引发了一系列斜坡失稳类灾害，给区域环境及工程造成了直接或潜在的危害，未来工程规划和布局中需加以考虑。

  1、青藏工程走廊内的斜坡失稳现象广泛分布，以红梁河、北麓河附近的低山丘陵地带为主要分布区。从形成机理上，这些斜坡失稳主要分为热融滑塌型、滑坡型及浅层蠕变型等。

   2、青藏公路K3035西侧发育的冻土滑坡，发育机理：地震、活动层厚度增加、降雨入渗等影响下，厚层地下冰面上土体抗剪强度降低，导致了滑坡的发生。之后因地下冰暴露，滑坡转化为周期性热融滑塌。

   3、通过现场大型直剪试验、振动台模拟试验等，获得了不同因素影响下的冻土斜坡稳定性评价结果；综合考虑地形坡度、坡向、冻土类型、年平均地温及坡体土质等因素，完成了斜坡失稳易发性区划。