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季节性冻土区路基冻胀评价及工程对策研究

 GXF360 2019-09-19

我国东北地区铁路网密布,大部分线路地处季节性冻土地区,既有线路基冻害发生比较普遍。结合各铁路路基工程特点,在哈牡、哈齐、盘营及沈丹等客运专线建设过程中,均开展了几个冻融周期的路基冻胀变形监测工作。由于路基冻胀机理复杂,影响因素较多且相互作用[1-3],监测内容多、数据量大,针对高速铁路毫米级变形标准,正确、科学地进行冻胀评价十分困难[4-5]

为了进一步探究其他储存方式下脂肪酸种类和脂肪酸含量变化,对每种样品进行了GC-MS分析。通过分析比较,5种储存方式的脂肪酸种类变化不大,主要区别为C18∶3、C18∶2、C18∶1含量,详见表2和表3。

本文结合近几年工作实践[6-9],尝试性研究了一套高速铁路路基冻胀评价方法,总结了冻胀原因,提出了工程措施建议,研究成果可为建设质量评价和安全运营提供参考。

1 高速铁路路基冻胀评价技术要点

高速铁路路基冻胀评价内容较多,加之路基冻胀机理复杂,影响因素多且相互作用,限于篇幅,仅对几项技术要点进行概述。

1.1 气候特点评价

通过各线自动监测及轨道综合列车检测结果表明,路基冻胀变形发展与气温的变化紧密相关。气候特点评价是区域路基工程冻胀评价的基础,其评价的指标主要通过气温特征和气候冻结指数实现。

牡绥高速铁路沿线各城市的2013-2014年度冬季大气温度变化移动平均曲线,如图1所示。

图1 2013-2014年牡绥线沿线主要城市气温变化曲线

由图1可知,各地气温波动曲线形状完全一致,呈下凹状,大致可分为温度下降、低温持续、温度回升3个阶段。根据轨道检测结果,在气温下降期,降温作用十分明显,轨道状态也出现超限情况,并一直呈现迅速增加的趋势;在低温持续期超限数量有一定程度的增加,但增速减缓;在温度上升期,温度回升到0 ℃以上,轨道状态超限数量开始迅速减小,直到基本消失。

气候冻结指数是指一年或整个冬季中连续低于0 ℃气温的持续时间与气温数值乘积之总和。以牡绥线为例,2个年度冻结指数对比,如表1所示。

3.3.1 加大秸秆综合利用技术知识推广的宣传教育 信阳市农业局宣传部应联合起来,重视对广大农民的农业知识的教育和培训,引导广大群众意识到秸秆是可再生资源,具有较大的经济价值。此外,利用广播、电视和网络等媒介播放农业相关知识和选派专业技术人员下乡指导如何有效利用秸秆。2018年,淮滨县作为河南省农作物秸秆综合利用项目基地,获得了1 108万项目资金支持。政府可以将这些资金对秸秆多样性利用农民给予补贴,使得农民能从秸秆利用中获取利润,提高农户利用秸秆的积极性。

1 2013-2014年度牡绥线沿线主要城市冻结指数

城市纬度/(°)负温第一次出现负温完全消失冻结指数/(℃·d)牡丹江44.62013-11-72014-4-071 574.5穆棱44.92013-11-72014-4-061 671 绥芬河45.32013-10-152014-4-121 677.5

由表1可得2个年度该线沿线冻结指数分布情况,可知东北冻结指数基本上沿着纬度呈增大趋势,冻胀评价中,气候冻结指数可以较好的反映每个监测年度沿线区域气温特征,冻结指数的大小决定了冻结深度的大小,也间接影响冻胀变形。目前在铁路及相关领域,设计采用的冻结深度普遍采用了冻结指数作为最基本的参数。

首先,改变了资源稀缺性特点。在媒介融合背景下,网络信息技术、通讯技术以及数字技术三者在相互交融和发展中极大地缩小了媒介之间的壁垒,媒介融合促进市场一体化的形成,这样传统媒介信息传递过程中信息和渠道稀缺的现象不复存在。如今的媒介竞争将受众的喜好以及紧缺的市场资源作为重要的竞争区域。

我在庐山亲眼见到蒋介石。1947年夏天,我坐在牯岭街家中二楼窗前,见蒋介石从东谷过来,他披一件黑色斗篷,有几个便衣警卫跟随,沿台阶走上来,经过我家门前,没有前呼后拥,也没人在意。我心里恨恨的,觉得就是这个人,把中国搞得一团糟。

1.2 人工变形观测数据统计分析方法

人工变形观测是指通过几何水准量测方式获取的路基面变形数据,它的优点是覆盖面广,数据可靠,是路基冻胀评价的基础。

针对人工变形观测数据的处理,首先可以结合高速铁路运营标准及相关经验,将变形数据划分为4 mm、8 mm、10 mm、12 mm等级别进行分类统计,掌握路基总体变形情况。牡绥线人工观测数据统计分析如表2所示。

2 牡绥线路基冻胀变形统计表

路基形式统计值变形≤4 mm变形(4,8]mm变形(8,10]mm变形(10,12]mm变形>12 mm测点数测点数测点数测点数测点数测点数路基路堤路堑路桥过渡段路涵过渡段涵洞顶数量2 4062 009250119280比例100%83.50%10.39%4.95%1.16%0.00%数量7856677332130比例33%85%9%4%2%-数量763623904550比例32%81.65%11.80%5.90%0.66%-数量245201261530比例10%82.04%10.61%6.12%1.22%-数量469398422450比例19%84.86%8.96%5.12%1.07%-数量14412019320比例6%83.33%13.19%2.08%1.39%-

由表2可知:① 本年度全线统计2 406个测点,最大冻胀变形为9.28 mm,为一般路堤工点。② 全线冻胀变形≤4 mm测点占总数83.50%, 4~6 mm测点约占总数10.39%, 6~8测点约占总数4.95%,大于8 mm测点占全部测点数1.16%,无大于10 mm变形。总体冻胀变形较好。③ 按工点类型统计,各工点类型冻胀变形≤4 mm在81.65%~85%范围内,大致相当。另外,大于8 mm测点共28个,其中13个约46.4%发生在路堤地段,路堑及路涵过渡段分别各5个(各占17.9%),路桥过渡段3个(占10.7%),涵洞顶2个(占7.1%)。

其次,可将人工观测数据沿线路方向每10 km划分成一个区段,统计区段内各路基段冻胀量平均值及最大值,绘制沿线纵向区段路基冻胀变形分布图,掌握沿线冻胀分布特征,确定冻害发生严重段落及里程。牡绥线沿线纵向区段路基冻胀量分布如图2所示。

图2 牡绥线沿线纵向区段路基冻胀量分布图

结合表2和图2,可挑选连续变形较大的工点,掌握沿线冻胀较大段落,结合冻胀原因核查,判定冻胀较大段落冻胀原因、冻胀时间、冻胀主要发生部位等,为冻胀整治提供依据。具体方法为:① 首先确定冻胀较大段落(如表3所示),通过表3可知牡绥线冻胀大于8 mm共5个段落,应重点关注。② 绘制各段落冻冻胀变形最大值随里程变化曲线、线路左中右冻胀最大值随里程变化曲线及典型测点冻胀变形随时间变化曲线(如图3、图4所示),由此可知该段冻胀变形8~12 mm的3个,大于12 mm的0个。另外本段冻胀变形右侧明显偏大,中部其次,左侧最小。③ 经调查,该段地势左低右高,现场为汇水地形,路基以低填通过,路基右侧坡脚处积存雨雪水,路堤填筑后右侧表水易渗入路堤本体,基床个别点填料细颗粒含量不满足要求,致使冻胀量偏大,即冻胀补强设计中,应重点注意该段防排水设计及填料的质量。

3 牡绥线连续冻胀变形较大段落统计表

段落长度 /m工点类型变形统计DK 396+074~DK 396+304230路堤9.61/3DK 406+173~DK 406+558385路堑8.83 /3DK 440+916~DK 441+100184路堤9.27 /2DK 482+370~DK 482+785415路堤8.91/5DK 508+730~DK 508+900170路堤9.28 /5

图3 冻胀变形最大值随里程变化曲线

图4 线路左、中、右冻胀最大值随里程变化曲线

1.3 自动监测数据统计分析

自动监测数据分析主要包括路基分层变形情况、实测最大冻结深度及冻胀规律3个方面。

(1)路基分层变形情况分析可结合路基结构,对基床表层、基床底层及基床以下几个部位变形情况分别进行统计,掌握分层变形情况,进而为冻胀整治提供依据。牡绥线分层冻胀统计结果如表4所示。可以看出:全部工点统计中,表层冻胀变形占全部变形约30.4%,表明基床底层同样是防冻胀关键部位。另外路堑工点冻胀变形主要发生在表层,路堤工点冻胀变形主要发生在基床底层,对应防冻胀设计及整治宜分别重点关注。

4 牡绥线路基分层冻胀变形情况统计表

序号里程路基形式基床平均/最大冻胀/mm表层平均冻胀/mm底层平均冻胀/mm表层/底层/%1DK 396+225路堤3.6/5.111.572.0343.612DK 396+250路堤10.86/14.892.997.8727.533DK 396+700路堑1.6/2.430.810.7950.634DK 402+080路堑0.44/2.70.390.0588.645DK 402+105路堑0.98/2.790.340.6434.696DK 402+500路堤8.34/15.480.118.231.327DK 402+525路堤2.13/6.320.841.2939.448DK 449+000路堑2.13/3.181.270.8659.629DK 449+025路堑1.53/2.680.241.2915.6910DK 449+500路堤2.79/3.780.921.8732.9711DK 449+525路堤5.7/8.830.15.61.812DK 450+100路堑2.73/5.541.391.3450.9213DK 450+125路堑4.48/7.143.421.0676.34合计(平均/总值)1.11/14.392.53/32.9230.4

(2)实测最大冻深如表5所示,可得实测冻深与收集资料冻深对比情况。

5 牡绥线路基实测冻结深度统计表

序号里程路基形式实测最大冻深/m资料收集最大冻深/m实测/资料收集/%1改DK 371+097路堑2.311.91120.942改DK 396+641路堤1.581.9182.723DK 396+225路堤1.941.91101.574DK 396+250路堤1.751.9191.625DK 396+700路堑1.171.9161.266DK 402+080路堑1.21.9162.837DK 402+105路堑1.521.9179.588DK 402+500路堤1.071.9156.029DK 402+525路堤0.881.9146.07

由表5可知,本线冻土路基9个自动监测断面中,5个冻深实测值大于收集资料的最大冻深,实测冻深符合率仅为46.67%,二者比值最大达120.94%。

通过监测可以掌握区域冻深发展情况,防冻胀设计参数应结合冻胀监测实际冻深为准及时调整,冻胀较大段落也应及时查找原因并进行补强防冻胀设计。

(3)冻胀规律的分析包括冻胀变形随时间、冻结深度随时间、地下水位随时间以及含水量与冻胀变形、冻结深度与冻胀变形等各因素之间相关关系的分析,通过冻胀规律的分析可掌握路基冻胀特征,对防冻胀设计、整治及运营维护均有重要的意义,冻胀规律评价方法及主要成果在下章节详细分析。

2 高速铁路路基冻胀特征分析研究

研究高速铁路季节冻土区路基冻胀变形特征和分布规律是高速铁路路基冻胀变形控制、冻胀机理解释、以及探索适用的防冻胀措施等方面研究的前提。本文通过冻胀评价方法对路基冻胀特点进行分析研究,总结路基工程冻胀特点和冻胀规律,为今后有针对性地进行防冻胀设计提供参考。

2.1 路基结构冻胀特点

(1)从工点类型来看,路基过渡段冻胀变形偏小,其次路堤,路堑最大,初步说明过渡段采用的路基设计方案(倒梯形过渡,分层填筑掺加5%水泥的级配碎石)对控制冻胀变形好于一般路基地段。

(2)分层变形统计中,路基表层冻胀变形占全部变形约1/3,表明基床底层同样是防冻胀关键部位。

(3)路基不同位置冻胀变形大致相当,没有表现出路肩或坡脚变形大、轨面变形小的特点,也没有表现出原始地面冻胀大、路基冻胀变形小的规律。各位置冻胀没有表现出明显差异。

1.1 对象 选取2013年3—6月收治于我院经鼻腔插管的口腔科患者90例,年龄18~65岁,男52例,女38例,按照头带固定鼻插管方法和传统固定方法随机分为观察组和对照组各45例。其中,正颌手术30例,颈清手术32例,上颌骨扩大切除术28例。两组患者年龄、性别、病种和置管时间等比较,差异无统计学意义。

胰腺癌免疫治疗有3个主要障碍会影响其疗效。首先,胰腺癌的突变负荷相比黑色素瘤和肺癌较低[23-24]。其次,胰腺癌很大程度上表现为免疫抑制,特征上表现为致密结缔组织增生反应,伴有明显的致瘤性巨噬细胞和骨髓来源的抑制性细胞(MDSCs)浸润[25]。第三,胰腺癌微环境中T细胞浸润较少,因此不能提供足够的T细胞反应。胰腺癌产生的非免疫原性肿瘤微环境限制了免疫检查点抑制剂的活性。因此,通过一些联合治疗方法(表1),可能使“冷”肿瘤微环境转变为“热”肿瘤微环境,从而提高免疫检查点抑制剂的临床疗效。

(4)有约25%~46%的路基实测冻结深度大于通过气象站收集资料获取的土壤最大冻结深度,尤其是路堑工点(85%以上大于收集资料冻深),二者比值最大达177.49%,说明山区路堑地段的路基设计冻深值得进一步考虑。

2.2 路基冻胀规律

路基冻胀是一个缓慢积累和发展的过程,在这一过程中,不同时期的冻胀量及其增长速度不同。高速铁路路基冻胀过程基本可划分为初始波动、快速冻胀、稳定冻胀以及融化回落4个阶段(如图5所示)。第一阶段为初始波动阶段,冻结初期,冻胀变形随时间增加,反复波动,无明显变幅;第二阶段为快速冻胀阶段,进入冻期后,冻胀变形随时间快速发展,迅速提升;第三阶段为稳定冻胀阶段,冻胀变形达峰值后,变形发展相对平稳;第四阶段为融化回落阶段,即进入融期后,冻胀变形迅速回落,完成一个冻融周期。

图5 牡绥线典型路基断面冻胀总变形随时间变化曲线

2.3 含水量与地下水位的关系

通过监测发现,路基内部含水量以及地下水条件是冻胀变形大小的决定性因素,分析季节冻土区高速铁路路基内部含水量及地下水的关系,是解释路基冻胀机理,防治路基冻胀病害的关键。

杂散电流腐蚀防护工程中有很多隐蔽工程,特别是土建施工,如:回流走行钢轨下方杂散电流排流网的敷设,车站、区间隧道主体结构防水层的设置,以及地下车站每个结构段内纵向结构钢筋的电气连通。这些隐蔽工程的施工对整个杂散电流腐蚀防护工程起着重要作用。

牡绥铁路含水量与地下水位的关系如图6所示,主要表现出3种特征。

9例左冠状动脉异位起源于肺动脉的患儿中,6例手术病人术前均做了升主动脉造影和左心导管检查,造影能清楚的显示冠状动脉起源,评价左、右冠状动脉的侧枝情况。具体情况见表2。

(1)冻期前地下水位大于8 m时,地下水水位变化对路基本体含水量基本无影响,如图6(a)所示。

(2)冻期前地下水位在4 m左右时,针对路堑工点或浅挖低填段,地下水对基床表层含水量基本无影响,但影响到了基床底层的含水量,基床底层及以下含水量较大,可达50%~70%。进入冻期后,地下水水位降低,对基床底层含水量减小,地下水对基床底层几乎无补给,如图6 (b)所示。

(3)冻期前地下水位小于4 m时,针对本路堤工点(浸水路堤,路堤高大于6 m),地下水对基床表层含水量影响不大,整个冻期基床底层含水量在30%左右,如图6(c)所示。针对本地下水路堑工点,地下水对基床底层下部影响较大,整个冻期接近饱和,对表层及底层上部仅局部有影响,如图6(d)所示。说明地下水较浅时(小于4 m),对路基基础底层含水量有较大影响,填料及防排水措施应适当加强。

图6 含水量与地下水位关系图

3 高速铁路路基冻胀原因分析及工程对策建议

路基冻胀评价的目的是为了分析冻胀原因,有针对性地进行工程处理方案设计。根据近几年各线监测成果,结合土的冻胀性、水、冻结温度等冻胀3因素,初步总结冻胀原因,提出了如下工程对策和建议,供今后季节性冻区铁路建设指导和参考。

威廉斯对中国哲学的好奇与其个性密不可分。无论是忍让、接受,抑或冷静,都是中国哲学教人直面现实的策略。威廉斯很容易受伤,他“怀旧,对逝去岁月的追念”,“人生而俱来的寂寞”等都出现在他的作品中,让他的审美呈现出“女性化的特征”(章渡,2004:48-50)。威廉斯的这些特质与中国道家里“虚静、柔弱、无为、无欲”(韩丽华,2010:150)等柔性特质有着高度的契合。

(1)季节性冻土地区进行铁路建设时,在建设过程中,防排水措施的完善和路基土施工压实质量是防冻胀关键。防排水措施应在冻期前保持和路基本体填筑同步或提前,排水措施无法及时实施时,也应做好临时排水工程,保证冻期前路基地表、地下水排水通畅。

专项处方点评模式对我院清洁手术围术期抗菌药物预防使用的干预效果评价 …………………………… 程 模等(3):293

(2)填料质量是路基冻胀的重要因素,施工中应严格控制填料中的细粒土含量,在保证填料质量(细颗粒含量、压实度)的前提下,可有效控制路基本体的冻胀。

(3)通过近几年监测发现,路堑工点冻胀变形主要发生在表层,路堤工点冻胀变形主要发生在基床底层,即与表层一样,基床底层同样是防冻胀关键部位。

(4)山区半挖低填路段路基地形上是左低右高(或左高右低),高的一侧易汇水积水。监测普遍发现类似工点路基靠路堑一侧冻胀变形最大、中间其次,低的一侧最小,说明汇水地段为低填浅挖段路基。在汇水一侧宜设置渗水盲沟,保障路基本体排水通畅,减小冻胀性。

(5)硬质岩地段路堑基床的横向排水坡应保持一定坡度且应平整,避免表面积水,冻胀变大。

(6)建议冻胀监测与施工同步开展,防冻胀设计参数应结合冻胀监测实际冻深及时调整,冻胀较大段落也应及时查找原因并进行补强。

(7)在季节性冻土地区的铁路建设中开展冻胀监测是有必要的,可掌握全线冻胀情况,有针对性开展防冻胀补强,保障建设质量和运营安全。

4 结束语

本文根据近年来多个高速铁路路基冻胀监测项目。结合考虑高速铁路建设及运营特点,对路基冻胀评价方法技术要点进行了研究,可为科学系统地进行建设质量评价和运营状态评估提供依据。同时,结合近几年各线防冻胀措施、冻胀监测及路基填料核查结果,总结出冻胀成因,提出工程对策和建议,供今后季节性冻区铁路路基勘察、设计、施工参考和指导。

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