摘 要

随着温室效应带来的全球变暖问题，青藏高原多年冻土面临退化，冻土区铁路和路基工程的热稳定性遭到破坏。国内外相关领域的专家学者通过实地调查、总结，实现了从被动单一技术到主动综合防治的转变，有效保持冻土的热稳定性和控制冻土的天然上限。

本文首先对当前青藏高原冻土区的冻土工程问题和专家学者对冻土的研究状况进行介绍；通过对青藏铁路冻土区的工程概述为路基设计提供基础地质工程资料参考；就青藏铁路穿越过的多年冻土区的不同冻土分区，分别开展针对性的以保护下覆多年冻土为目的的路基结构设计；对清水河试验段所设计的路基边坡支挡结构稳定性进行验算；最后介绍了青藏铁路多年冻土区路基工程的排水防护和防护工程的相关设计方法。

关键词：多年冻土；铁路路基；热稳定性；路基工程设计

Abstract

With the global warming brought by the greenhouse effect, permafrost on the qinghai-tibet plateau is facing degradation, and the thermal stability of railway and roadbed engineering in permafrost areas is damaged. Through field investigation and summary, experts and scholars in relevant fields at home and abroad have realized the transformation from passive single technology to active comprehensive control, effectively maintaining the thermal stability of frozen soil and controlling the natural upper limit of frozen soil.

Firstly, this paper introduces the engineering problems of permafrost and the research status of permafrost by experts and scholars. Through the project overview of the qinghai-tibet railway frozen soil area to provide basic geological engineering data for subgrade design reference; According to the different permafrost subregions in permafrost areas traversed by qinghai-tibet railway, the subgrade structure design aiming at protecting permafrost under the permafrost is carried out. The stability of roadbed slope retaining structure designed in qingshui river test section is checked. At last, it introduces the design method of drainage protection and protection engineering of roadbed in permafrost region of qinghai-tibet railway.

Key words：permafrost；railway roadbed；thermal stability；subgrade engineering design

目录

摘要 I

Abstract III

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1全球变暖对冻土区影响 1

1.1.2冻土稳定与工程设计联系 2

1.2冻土的研究现状 3

1.2.1国外冻土区工程实践与设计 3

1.2.2我国冻土区工程实践与设计 4

1.3研究内容和研究方法 8

第2章 青藏铁路冻土区工程概况 11

2.1引言 11

2.2青藏铁路青藏铁路地形地貌 11

2.3青藏铁路冻土地温分区和冻土工程分类 12

2.3.1冻土温度和地温分布 12

2.3.2冻土含冰量和工程分类 14

2.4青藏铁路多年冻土区冻土分布特征 14

2.5本章小结 19

第3章 青藏铁路路基工程 21

3.1引言 21

3.2青藏铁路沿线路基分类 21

3.2.1土质路基 22

3.2.2块、碎石路基 23

3.2.3热管路基 24

3.2.4通风管路基 25

3.2.5遮阳板（棚）路基 26

3.2.6复合型路基 27

3.3冻土区路基设计 27

3.3.1低温稳定区路基设计 28

3.3.2低温基本稳定区路基设计 29

3.3.3高温不稳定区路基设计 30

3.3.4高温极不稳定区路基设计 32

3.4本章小结 33

第4章 清水河试验段支挡结构设计 35

4.1概述 35

4.2直线滑面稳定性、重力式挡土墙设计理论 35

4.2.1直线滑面边坡稳定性理论 35

4.2.2重力式挡土墙计算理论 36

4.3试验路基边坡重力式挡土墙设计 45

4.4本章小结 51

第5章 路基工程排水防护设计 53

5.1引言 53

5.2防排水工程 53

5.2.1地面排水系统的设计原则: 54

5.2.2地面排水设备的功用和特点 54

5.3防护工程 55

5.3.1路基坡面防护 55

5.3.2路基冲刷防护 56

5.4本章小结 56

第6章 结语 59

参考文献 61

致谢 62

绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1全球变暖对冻土区影响

气候条件的波动造成冻土的发育以及存有情况发生了极大的变化。长期冻土的退化、稳定以及发展当中，不仅会受到所处环境的实际温度等因素的影响，同时以往的气温因素也会对长期冻土造成较大的影响。由于近年来“温室效应”的不断加剧，青藏高原地区的整体温度也在不断增长，特别是近年来增长趋势十分显著。按照1996年至2000年的温度统计能够看出，在风火山区域当中全年的整体温度还保持在- 6.0摄氏度至-5.5摄氏度,相对于往年的温度来说增长十分明显，由此可见这些年来青藏地区的温度增长一直在持续当中^[1]。同时，青藏高原地区分布的十二座气温观测中心得出的数据表明：全部观测中心获取的关于最近10年当中的温度信息当中，在1960年-1969年这一阶段的整体温度大大小于1970年至1979年这一时期，而在1986年之后出现了一个较短时期的温度减少，总体则呈现气温持续增长的趋势(王绍令，1996)。 特别是在最近的30年时间当中，其中的冻土温度趋势崎岖全年整体温度波动实现显著，而且在风火山地区，而在厚层地下冰区域当中，从二十世纪70年代中期开始到二十世纪90年代中期这一阶段地段，根据权威部门的统计数据可以看出，整体温度增长幅度达到了0.42摄氏度/10a,这里面增长最为显著的一年甚至达到了0.8摄氏度，可见这一增长趋势还处于逐年递增当中，递增幅度达到了逐年0.0255摄氏度;而在五道梁地区，也就是中低丘陵区域当中，从二十世纪60年代初到而二十世纪90年代中期这一阶段当中，整体温度增长幅度达到了0.18摄氏度/10a,这里面，从二十世纪70年代中期至二十世纪90年代中期这一阶段整体温度增长幅度为0.23摄氏度/10a, 而在这当中整体温度提升最为显著的一年超过1.49摄氏度的增幅，而且同样处于逐年增长当中，递增幅度达到了每年0.0293摄氏度;此外在沱沱河区域当中，整体气温提升最为限制的一年达到了0.7摄氏度,而且逐年提升幅度达到了0.0260摄氏度.并且通过对比印证剩余9个观测中心的数据可以看出，基本符合整体趋势没有存在严重错漏的情况。因此，根据这些观测数据以及统计信息能够看出，在未来半个世纪以后，该地区的温度提升幅度会超过1.5摄氏度。

同时，季节性温度波动具有一定的规律，能够根据不同年份温度差的波动情况进行分析。在近数十年当中，青海地区众多气温观测中心的数据显示，全年温度正在不断增长当中，特别是在冬季的增长十分显著，而在夏季则相对平和，还一度出现减少的情况。根据这一波动情况可以出刊，该地区的温度差正处于不断降低的过程中，通过统计可以看出，整体温度差降低的幅度为0.055摄氏度。同时，根据风火山地区近年来的温度观测数据同样能够看出，整体温度差正处于持续降低的过程中^[2]。

1.1.2冻土稳定与工程设计联系

冻土区工程设计理论实施的目的是保证冻土区的工程稳定性。就工程结构而言，桥梁桩基、路基是冻土区主要的地基结构形式，这些地基结构承载力和强度的形成多是依靠冻土的冻结力和冻土强度。而无论是靠冻土冻结力形成的桥梁桩基承载力，还是靠冻土本身强度形成的路基稳定性，都与冻土区区域环境气候条件、冻土特征有着直接的关系。

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