青藏鐵路凍土觀測與工程試驗研究達國際先進水平

　　6月27日，鐵道部在蘭州組織召開中國鐵路工程總公司所屬的中鐵西北院承擔的“青藏鐵路風火山多年凍土長期綜合觀測與試驗研究”科研成果評審會，中科院寒區旱區環境與工程研究所、青藏鐵路專家組、鐵道第一勘察設計院、青藏總指、青藏鐵路公司、青海省交通廳、北京交通大學等單位的專家和代表出席了會議。經過對課題的認真討論，專家組提出評審意見：

　　風火山凍土定位觀測站自1961年建站以來，堅持了45年不間斷的觀測和研究，是我國乃至世界上海拔最高、全年值守的高原凍土定位觀測站。根據青藏鐵路的建設需要，針對高原多年凍土問題，以該站為科研試驗基地，輻射開展了筑路技術難題的攻關研究，取得了豐富的科研成果。課題成果為國家確定進藏鐵路方案和青藏鐵路建設提供了有力的技術支撐，在青藏鐵路的設計、施工中發揮了重要作用。主要成果有：

　　1.通過風火山氣象要素、太陽輻射和深孔地溫的觀測，結合沿線氣象臺站的資料，分析研究了

　　（1）四十多年來，高原地表面熱量平衡為正值，鐵路通過的多年凍土地區寒、暖季氣溫都在升高，青藏鐵路沿線的多年凍土處于退化狀態。連續多年凍土地帶的五道梁、風火山、沱沱河的氣溫年增溫率為0.0075℃/年～0.0271℃/年，低于非多年凍土地帶的格爾木(0.0599℃/年)和那曲(0.0364℃/年)。

　　（2）風火山地區地表溫度的增溫率為0.09℃ /年，30年來，陽坡年平均地溫升高了0.5℃，陰坡升高了0.3℃。陽坡地溫年變化曲線已由散熱型變為零梯度型，升溫范圍已影響到年變化深度以下；陰坡年變化深度以上地溫梯度減小，以下基本穩定。按照氣溫過余凍結指數ΩG低于-1500℃?天，凍結數F≥3為基準的評判標準，在昆侖山到桃二九山之間，具有較強的潛在凍結能力，更有利于采集大氣冷能保護多年凍土，證明了在青藏鐵路多年凍土區采取的主動降溫措施是可行的。

　　2. 在風火山地區首先開展了凍融界面的抗剪強度試驗，解決了凍土邊坡穩定性檢算中抗剪強度指標的選取問題。開展的凍土錨桿抗拔力試驗、L型擋墻墻背凍脹力與變形發展過程的試驗，提出了多年凍土區支擋結構設計參數與計算方法。開展的凍土與基礎界面間的抗拉凍結強度試驗，得出了凍土與基礎界面的抗拉凍結強度高于抗剪凍結強度的結論，在基礎穩定性檢算中用抗剪凍結強度代替抗拉凍結強度是偏于安全的。這些試驗方法和結論至今仍是高原凍土區較為系統完整的可供設計應用的成果。

　　3.風火山多年凍土試驗工程為青藏鐵路的施工提供了依據。

　　（1）路堤的人為上限具有不對稱性，揭示了高原多年凍土區路堤人為上限的六種形態。考慮側向水平熱流的影響，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。根據高路堤填筑過程及填筑完成后的跟蹤觀測，分析了施工季節對高路堤平衡溫度場形成過程的影響，給出了當地粘性土填筑路堤的上臨界高度為H=7.0～8.0m。提出的路塹保溫層設置方法和上側山坡截排地表水及凍結層上水的排水系統設計方法，是高原多年凍土區路塹橫斷面設計的基本圖式，為2001年青藏鐵路設計暫規的制訂提供了依據。

　　（2）根據對試驗路塹基底傾填碎石層熱傳輸機理的分析，碎石層中傳熱，暖季以傳導為主，寒季以對流為主，具有‘熱開關效應’。寒季的有效導熱系數是暖季有效導熱系數的12.2倍，有很好的阻熱傳冷效應，可以增加基底冷儲量保護多年凍土，為青藏鐵路多年凍土區路基采用塊、碎石氣冷防護措施提供了依據。

　　（3）在五道梁、清水河和昆侖山三處樁基試驗中，進行了鉆孔打入樁、鉆孔插入樁和鉆孔灌注樁的現場載荷試驗，提出了完整的多年凍土樁基試驗方法、受力圖式、地基系數分布圖式及各種參數。

　　（4）自行研制的熱樁首次在青藏公路五道梁多年凍土涵洞病害治理中應用，取得了良好效果，為青藏鐵路多年凍土區工程的防護和病害整治增加了主動防護的有效手段。

　　（5）遮陽棚防護試驗證實具有遮蔽太陽直接輻射，降低棚內路基面溫度8℃～15℃，保護基底多年凍土的良好效果。

　　4.在青藏高原多年凍土區前期試驗研究的基礎上，中鐵西北科學研究院聯合鐵道第一勘察設計院和中科院冰川凍土研究所，于1973年編制完成的《青藏高原多年凍土地區鐵路勘察設計細則》和七個附件，是我國第一部多年凍土區勘測設計的規范性文件，是當時我國多年凍土區鐵路建設科研成果與工程實踐水平的綜合體現，填補了我國在該領域的空白，具有實用價值和理論意義，成為2001年制訂有關勘測設計規范、細則的重要依據。

　　“青藏鐵路風火山多年凍土長期綜合觀測與試驗研究”課題成果內容豐富，研究工作具有開拓性和前瞻性，解決了多年凍土區鐵路土建工程的多項關鍵技術問題。成果總體水平國內領先，其中路基人為上限變化規律、凍融界面抗剪強度試驗方法與成果、鉆孔灌注樁承載性能試驗與計算方法等達到國際先進水平。