（自然地理学专业论文）青藏铁路唐古拉山区越岭方案比选和评价研究.pdf

青藏铁路唐古拉山区越岭方案比选和评价研究 董献付 ( 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州，7 3 0 0 0 0 ) 摘要 本文主要结合青藏铁路唐古拉山区越岭方案比选和方案评价工作，比较和分 析铁路垭口d k 方案和公路垭口i c k 方案的冻土工程地质条件和冻土工程复杂 性的差异，给出了d k 方案和i c k 方案的优劣同时针对铁路垭口的d k 方案 冻土工程地质条件、铁路工程对生态环境的影响和铁路建设后冻土工程长期监测 资料开展了唐古拉山越岭d k 方案评价研究，得到了如下研究结论： 1 综合根据唐古拉山区越岭d k 和i c k 方案的线路技术指标、冻土工程地质 条件分析、工程技术条件和铁路工程对生态环境影响的分析，d k 方案线路技术 指标、冻土工程条件和工程技术条件均比i c k 方案优越。d k 方案唯一缺点是远 离公路，施工条件较差，未来的运营和维护条件较差，对生态环境的影响较大 但唐古拉山越岭d k 方案综合投资比i c k 方案节省3 5 亿元，且各种工程技术措 施技术上充分可行。因而推荐采用铁路垭口d k 方案穿越唐古拉山区。 2 多年冻土区工程复杂性可以用多年冻土区工程地质条件重要的组成要素 的地质场来表征，本文提出了用多年冻土特征、生态环境和气候变化三个对工程 稳定性的影响最大的组成要素来描述唐古拉山越岭d k 方案的工程复杂性，通过 层次分析法建立冻土工程复杂性评价模型，给出了冻土工程复杂性系数分布图。 结果表明了唐古拉山区越岭d k 方案冻土工程复杂性要比i c k 方案相对简单， i c k 方案的工程复杂性较高的路段约比d k 方案多1 8 左右，从工程复杂性来看， d k 方案明显比i c k 方案要优越。多年冻土区工程复杂性可以较好的用来定量比 较多年冻土区线路方案的优劣，为多年冻土区铁路选线和方案比选提供了定量研 究的方法。 3 唐古拉山越岭d k 方案的高温多年冻土路段长度约为7 7 5 9 k i n ，约占线路 全长的5 6 5 ；低温多年冻土长度为2 1 6 6 k i n ，约占线路长度的1 5 8 ；高含冰量 冻土路段长约5 3 3 7 k m ，约占线路长度的3 8 8 ；高温高含冰量冻土路段为 4 4 9 9 k m ，约占线路长度的3 2 8 。气候变化将会对d k 方案沿线的多年冻土长 生较大的影响。 4 本文提出了采用工程她质勘测前和设计后工程地质条件的变化综合的工 程地质评价方法，针对性地对唐古拉山越岭d k 方案的冻土工程地质性质进行了 区段划分和评价，初步给出了唐古拉山越岭d k 方案潜在病害路段唐古拉山中 高山区出现潜在病害可能性较大的路段占本段长度的1 0 2 左右，扎加藏布曲盆 地出现潜在病害可能性较大的路段约占本段长度的1 5 ，头儿久山区出现潜在病 害可能性较大的路段约占本段长度的2 5 。 5 唐古拉山越岭d k 方案沿线生态环境较为脆弱，对工程扰动的敏感性强。 高寒沼泽化草甸和高寒草甸生态系统是强度脆弱的生态系统，对工程扰动的敏感 性极高，与冻土环境变化戚戚相关。工程建设将必然对冻土区生态环境和冻土环 境产生极大影响，进而引起工程环境变化因此，青藏铁路唐古拉山越岭d k 方 案的设计和施工过程中，重点保护目标是冻土环境，以保护地表植被、防止生态 功能退化为重点，避免路基工程对地表径流影响，保护湿地水资源以防止湿地萎 缩，保护冻土环境稳定以防止工程环境恶化 6 唐古拉山越岭d k 方案沿线冻土监测结果表明，天然条件下多年冻土上限 是稳定的，多年冻土上限温度变化较为稳定。但由于气候条件、地形、土质以及 植被条件等因素的影响，多年冻土上限深度存在较大的差异。年平均地温低于 1 0 的多年冻土，其上限深度较小；年平均地温高于1 o 多年冻土，且上限 深度较大。对于强烈退化型多年冻土来说，在活动层底板和多年冻土顶板之间存 在右融化夹层，其多年冻土温度梯度基本是接近零梯度的。 7 多年冻土区融区修筑路基后，普通路基下部左路肩冻结深度可达5 2 m ，但 尚不能形成冻土隔年层，而处于阴坡的右路肩，冻结深度可达7 2 m ，已具有初 步形成冻土隔年层的趋势。多年冻士区修筑普通路基后，左路肩下多年冻土上限 未得到抬升，右路肩下多年冻土上限抬升了约2 0 c m ；右路肩下部人为多年冻土 上限附近温度有极少量的“冷量”积累，这有利于人为多年冻土上限稳定；左路肩 下部人为多年冻土上限附近温度有升高趋势，似乎不利于多年冻土上限稳定性 8 路基铺设块石护道后，2 0 0 3 2 0 0 4 年问路基中心下部人为多年冻土上限小 幅度抬升，但到2 0 0 5 年时人为多年冻士上限下降，比原天然上限还低4 0 c m 左 右。主要是由于路基高度较大，路基中心以下人为多年冻土上限附近土体冬季并 未获得足够的能量降低土体温度，左右路肩下部多年冻土顶板和冻结底板之间存 在融化夹层，块石护道对路基下部土体并没有起到降温作用。块石路基结构下人 为多年冻土上限都得到了较大幅度抬升。高温多年冻土人为上限附近温度维持在 o 左右，人为多年冻土上限附近土体与大气间的热交换过程非常微弱。低温多 年冻土人为上限附近温度随外部气温条件变化而变化，上限附近土体与大气间形 成了较强的热交换过程，对形成稳定的人为冻土上限是极为有利的。 9 根据路基工程下部多年冻土监测，对于低温多年冻土区来说，路基下部多 年冻土变化趋势有利于路基工程稳定性，即使是零断面路堤，目前多年冻土变化 趋势也是有利于路基工程稳定性。对于高温多年冻土来说，块石路基下部人为多 年冻土上限得到了有效地抬升，但其人为冻土上限附近温度极高，且上限附近土 体与大气间热交换过程较弱，这对路基工程稳定性产生较大的影响。采取了块石 护道工程措施，本监测断面前两年上限抬升后，第三年路基下部人为上限又发生 了下降，这对路基稳定性有较大影响，这一结果可能预示着高温多年冻土区仍然 会发生较多的病害。 关键词；青藏铁路，唐古拉山、多年冻土、越岭方案、比选、评价 r e s e a r c ho nc o m p a r i s o na n de v a l u a t i o no ft a n g g u l am o u n t a i n s c r o s s i n gp r o j e c ti nq i n g h a i - x i z a n gr a i l w a y d o n gx i a n f u ( c o l da n da r i dr e g i o n se n v i r o n m e n t a la n de n g i n e e r i n gr e s e a r c hi n s t i t u t e ，c h i n e s e a c a d e m yo fs c i e n c e s ，l a n z h o u7 3 0 0 0 0 ) a b s t r a c t c o m b i n i n gt h ec o m p a r i s o na n de v a l u a t i o no ft a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n g p r o j e c lt h ed i f f e r e n c e so ff r o z e ns o i le n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n df r o z e n s o i l e n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yb e t w e e nd kp r o j e c ta n di c kp r o j e c t h a v e b e e n c o m p a r e da n da n a l y z e di no r d e rt oc h o o s et h eb e r c ro n e m e a n w h i l e ，d kp r o j e c to f t a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n gi se v a l u a t e db a s e do nt h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a l c o n d i t i o n so ff r o z e ns o i l ，t h ee f f e c to f r a i l w a yc o n s t r u c t i o nt oe c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a n dt h el o n g - t e r mm o n i t o r i n gd a t ao f f r o z e ns o i le n g i n e e r i n g , a n dt h ec o n c l u s i o n sa r c ： 1 a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o n s ，t h et e c h n i c a lp a r a m e t e r s ，t h e e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so ff r o z e ns o i l ，t h ee n g i n e e r i n gt e c h n i c a lc o n d i t i o n s a n dt h ee f f e c to fr a i l w a yc o n s t r u c t i o nt oe c o l o g i c a le n v i r o n m e n to fd k p r o j e c ta r e b e t t e rt h a nt h a to fi c kp r o j e c t , b u tt h eo n l yd i s a d v a n t a g ei st h a td k p r o j e c ti st o of a r a w a yf r o mt h eh i g h w a yw h i c hw i l lc a n s et h eb a dc o n s t r u c t i o nc o n d i t i o n sa n dh a r d o p e r a t i o na n dm a i n t a i n i n gi n f u t u r e a n da l s om o l ei n f l u e n t i a lt o t h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t 。h o w c v 盯) t h ei n v e s t m e n to f d kp r o j e c ti s3 5 0m i l l i o n sl e s st h a nt h a to f i c kp r o j e c t s o ，d kp r o j o c ti sr e c o m m e n dt ob es u p p l i e di nt a n g g u l am o u n t a i n s c r o s s i n g zf r o z e ns o i l e n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yc a nb ed e s c r i b e db yt h ei m p o r t a n t c o m p o n e n te l e m e n t so ff r o z e ns o i le n g i n e e r i n gc o n d i t i o n s t h et h r e ee l e m e n t sa r e u s e dt od e s c r i b et h ee n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yo ft a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n gp r o j e c t v i i a c c o r d i n gt ot h ee v a l u a t i o nm o d e lo ff r o z e ns o i le n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yb u i l tb y u s i n gt h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e 8 8 ) t h ec o m p l e x i t yi n d e xd i s t r i b u t i o nd i a g r a mo f f r o z e ns o i le n g i n e e r i n gi s 西v e db yt h em e t h o do fg i s t h er e s u l ts h o w st h a tt h e f r o z e ns o i le n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yo f d k p r o j e c ti sl e s st h a nt h a to fi c kp r o j e c t t h e r o a d sw i mh 诎l e v e lo f c o m p l e x i t yo f i c kp 喇e c ti s1 8 m o r et h a n td k p r o j e c t s o 。 a c c o r d i n gt ot h ee n g i n e e r i n gc o m p l e x i t y , d kp r o j e c ti se v i d e n t l yb e t t e rt h a ni c k p r o j e c t t h ef r o z e ns o i le n g i n e e r i n gc o m p l e x i t yi ss u i t a b l ef o rc o m p a r i s o nt h el i n e p r o j e c t sq u a n t i f i c a t i o n a l l yi nf r o z e ns o i lr e g i o n sw h i c hg i v e st h ew a yt om a k et h e d e c i s i o nw e l l g r o u n d e d 3 w a r mp e r m a f r o s ts e c t i o no fd kp r o j e c to ft a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n gi s a b o u t7 7 5 9 k ml o n gw h i c hi sa b o u t5 5 5 o f t h et o t a la n dc o l dp e r m a f r o s ts e c t i o ni s a b o u t2 1 6 6 k ml o n gw h i c hi sa b o u tt h e1 5 8 o f t h et o t a l t h eh i 曲i c ec o n t e n tf r o z e n s o i ls e c t i o ni sa b o u t5 3 3 7 k mw h i c hi sa b o u tt h e3 8 8 o ft h et o t a l t h ew a r m p e r m a f r o s ts e c t i o n 丽t l lh i g hi c ec o n t e n ti s4 4 9 9 k ml o n gw h i c hi st h e3 8 8 o ft h e t o t a l c l i m a t ec h a n g ew i l lg i v et h eg r e a te f f e c tt ot h ep e r m a f r o s ta l o n gt h ed k p r o j e c t l i n e 4 b e f o r es u r v e ya n da f t e rd e s i g n , t h ec h a n g e so fe n g i n e e r i n gg e o l o g i c a l c o n d i t i o n sa r ec o m b i n e dt om a k et h ee v a l u a t i o nf o rt h eg e o l o g i c a le n g i n e e r i n gw h i c h g i v e st h ep a r t i t i o n sa n de v a l u a t i o n st ot h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so ff r o z e n s o i lo fd kp r o j e c ta n dp r o p o s et h ep o t e n t i a ld i s e a s es e c t i o n so fd kp r o j e c t t h e s e c t i o no f l a r g e rp o s s i b i l i t yo f p o t e n t i a ld i s e a s eo c c 蝴c ei sa b o u t1 0 2 o f t h et o t a l i nl l i g hm o u n t a i nr e g i o n so ft a n g g u l a , i ti sa b o u t1 5 o ft h et o t a li nz a j i a z a n g b u q u b a s i n , a n di ti sa b o u tt h e2 5 o f t h et o t a li nt o u e 巧i um o u n t a i n o u sa f e a 5 t h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta l o n gt h el i n eo fd kp r o j e c to ft a n g g u l a m o u n t a i n sc r o s s i n gi sf r a g i l ew h i c hi ss e n s i t i v et ot h ed i s t u r b a n c eo fe n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n f r i g i a lm e a d o we c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti s av e r yf r a g i l ea n dv e r y s e n s i t i v ee c o s y s t e mw h i c hi sc o r r e l a t i v et ot h ec h a n g eo ff r o z e ns o i le n v i r o n m e n t e n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n sm u s tc a u s et h ee f f e c tt ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti n f r o z e ns o i le n v i r o n m e n tw h i c hw i l lc 锄麟t h ef r r t h e rc h a n g e st ot h ee n g i n e e r i n g v i i i e n v i r o n m e n t s o , i nt h ec o n s t r u c t i o no fd kp r o j e c to ft a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n g , t h ef r o z e ns o i le n v i r o n m e n ti st h ep r e f e r e n t i a lp r o t e c t i o ne l e m e n tt op r o t e c tt h e s u r f a c ev e g e t a t i o n , a v o i dt h ed e g r a d a t i o no f t h ee c o l o g i c a lf u n c t i o n sa n da v o i d i n gt h e e f f e c t so fc o n s t r u c t i o nt ot h er u n o f f s ，t h ew a t e r $ o u l c 鹤a n dt h ew e t l a n d s a n y w a y , p r o t e c t i n g t h ef r o z e ns o i le n v i r o n m e n ti sf o ra v o i d i n gt h ed e t e r i o r i s mo ft h e e n g i n e e r i n ge n v i r o n m e n t 6 t h em o n i t o r i n gd a t ao f d kp r o j e c to f t a n g g u l am o u n t a i n sc r o s s i n gs h o w st h a t p e r m a f r o s tt a b l ei ss t e a d ya n di t st e m p e r a t u r ec h a n g ei sa l s os t e a d y b u tf o rt h e r e a s o n ss u c ha sc l i m a t ec o n d i t i o n s , l a n d f o r m 。q u a l i t yo fs o i la n dv e g e t a t i o n s ，t h e d e p t ho f p e r m a f r o s tt a b l ep r o d u c eab i gc h a n g e t h ec h a n g eo f p e r m a f r o s tt a b l ew h i c h a n n u lm e a nt e m p e r a t u r ei sl o w e rt h a n - 1 o i sr e l a t i v es m a l l e ra n dt h ec h a n g eo f p e r m a f r o s tt a b l ew h i c ha n n u lm e a nt e m p e r a t u r ei sh i i g h e rt h a n - 1 0 i sr e l a t i v el a r g e r t ot h ep e r m a f r o s tw i t hg r e a td e g r a d a t i o n ，t h e r ei sat h a ws a n d w i c hb e t w e e nt h ea c t i v e l a y e rb o t t o ma n dt h ep e r m a f r o s tu p p e rl a y e r , a n di t st e m p e r a t u r eg r a di sa b o u t0 c 7 a f t e rt h eg e n e r a le m b a n k m e n ti sb u i l ti nt h a w e dr e g i o n s , t h es e a n s a l l y f r e e z i n gd e p t hb e n e a t hl e f ts h o u l e ro f t h ee m b a n k m e n tr e a c h e st o5 2 mb u tw h i c h c a n n o tf o r mt h e f r o z e ns o i lu n t h a w e di ns e c o n dy e a r t h es e a s o n a l l yf i - z e e i n gd e p t h b e n e a t ht h e 9 1 1 ts h o u l d e ro f t h ee m b a n k m e n tr e a c h e st o7 。2 mw h i c hh a st h e 乜 e n dt o f o r mt h ef r o z e ns o i lu n t h a w e di ns e c o n dy e a r a f t e rt h eg e n e r a le m b a n k m e n ti sb u i l t i np e r m a f r o s tr e g i o n s ，t h ep e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t hl e f ts h o u l d e ri sn o tc h a n g e db u t t h ep e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t hf i g h ts h o u l d e ri n c r e a s e sf o ra b o u t2 0 c m b e n e a t ht h e r i g h ts h o u l d e r al i t t l ec o l da m o u n ti ns o i ln e a rt h ea r t i f i c i a lp e r m a f r o s tt a b l ei s a c c u m u l a t e dw h i c hi si nf a v o ro ft h es t a b i l i z a t i o no fp e r m a f r o s t b e n e a t ht h el e f t s h o u l d e r , t h et e m p e r a t u r e o fs o i ln e a rt h ea r t i f i c i a lp e r m a f o r s tt a b l ei si nt h et r e n do f i n c r e a s i n gw h i c hg o e sa g a i n s ti t ss t a b i l i t y 8 a f t e rt h ee m b a n k m e n tw i t hb l o c k - s t o n eb e r mc o n s t r u c t e d ，t h ea r t i f i c i a l p e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t ht h ec e n t e ro f t h ee m b a n k m e n ti n c r e a s e dal i t t l ef r o m2 0 0 3t o 2 0 0 4 ，b u tw h i c hi 8d e c r e a s e di n2 0 0 5 ，4 0 c ml o w e rt h a nt h en s t u r a ls i t u a t i o n t h em a i n r c a $ o ni sb e c a u s eo f t h eh e i g h to f t h ee m b a n k m e n ti st o ob i ga n dt h es o i lb e n e a t ht h e i x c t r i t e ro f t h ee m b a n k m e n th a dn o tg a i n e dt h ee n o u g hc o l dt od e c r e a s ei t st e m p e r a t u r e b e n e a t ht h el e t ta n dr i g h ts h o u l d e r so ft h ee m b a n k m e n t , t h e r ei sar e s i d u a lt h a w e d l a y e r , s ot h a tt h eb l o c k - s t o n eb e r mh a dn o tt h ef u n c t i o nt od e c r e a s et h et e m p e r a t u r e b e n e a t hi t t h ea r t i f i c i a lp e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t ht h eb l o c ks t o n ee m b a n k m e n th a d a r i s e dal o t t h a tt h es o i lt e m p e r a t u r en e a rp e r m a f r o s ti sm a i n t a i n i n ga r o u n do cf o r w a r mp e r m a f r o s ts h o w st h a th e a te x c h a n g eb e t w e e nt h es o i la n dt h ea i ri sp r o d u c e d t h es o i lt e m p e r a t u r ei l e a l p e r m a f r o s tt a b l ei sc h a n g i n gw i t ht h et r e n do fo u t s i d ea i r t e m p e r a t u r ef o rc o l dp e r m a f r o s ta n dt h es o i li l e a l p e r m a f r o s tt a b l eh a s 觚e x t e n s i v e h e a te x c h a n g eb e t w e e nt h ea i rw h i e l ai sv e r yf a v o r a b l et ot h ef o r m i n go fs t e a d y a r t i f i c i a lp e r m a f r o s tt a b l e 9 a c c o r d i n gt ot h em o n i t o r i n gd a t ao fp e r m a f r o s tb e n e a t he m b a n k m e n t , t h e p e r m a f r o s tc h a n g et r e n di sf a v o r a b l et ot h es t a b i l i t yo ft h ee m b a n k m e n te n g i n e m n g f o rc o l dp e r m a f r o s tr e g i o n s e v e nt ot h ee m b a n k m e n tw h i c hh e i g h ti sz e r o ，t h ec h a n g e t r e n do f p e r m a f r o s ti sf a v o r a b l et oi t ss t a b i l i t y t h ea r t i f i c i a lp e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t h t h eb l o c k s t o n ee m b a n k m e n ti si n c r e a s e de f f e c t i v e l yf o rw a l t i ip e r m a f r o s tb u t t h es o i l t e m p e r a t u r en e a l p e r m a f r o s tt a b l ei sv e r yh i 曲a n dh e a te x c h a n g eb e t w e e nt h es o i l 1 1 e 8 , 1 i ta n dt h ea i ri s v e r yf e ww h i c hw i l le f f e c tt h es t a b i l i t yo fe m b a n k m e n t e n g i n e e r i n g a f t e ru s i n gt h eb l o c k s t o n eb e r m ，p e r m a f r o s tt a b l eb e n e a t he m b a n k m e n t d e c r e a s e di nt h et h i r dy e a ra t t e rt h ei n c r e a s i n gi nt h ef o r m e rt w oy e a r sw h i c hc a u s e d1 3 g r e a te f f e c tt ot h es t a b i f i t yo ft h ee m b a n k m e n ta n dw h i c ha l s os h o w e dt h a tt h e r ew i l l h a v em a n yd i s e a s e si nw a l t l lp e r m a f r o s tr e g i o m k e y w o r d s q i n g h a i - x i z a n gr a i l w a y ，t a n g g ul a s h a n ，p e r m a f i o s t t a n g g u l a m o u n t a i n sc r o s s i n gp r o j e c t ，c o m p a r i s o n , e v a l u a t i o n x 原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成 果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果，数据、观点等，均已明确 注明出处除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体。均已在文 中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担 研究生签名：弛幺奎研究生签名： 塑j j 冱垃生生 关于学位论文使用授权的说明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属中国科 学院寒区早区环境与工程研究所。本人完全了解中国科学院寒区旱区环境与工程 研究所有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构 送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权中国科学院寒区 早区环境与工程研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文本人离所后发表、使用论 文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为中国科学院寒 区早区环境与工程研究所。 保密论文在解密后应遵守此规定。 研究生签 导师签名：虽二匝 日期：丝丝；翌兰， 日期：型：! ：兰! 致谢 2 0 0 2 年初，中铁十七局中标青藏铁路二期工程唐古拉山越岭地段，我当时 作为中铁十七局的指挥长，怀着对修建青藏铁路伟大工程的伟宏抱负，怀着对青 藏高原神奇景色的美好憧憬，来到了青藏铁路施工第一线上场初期，我从设计 上初步了解了青藏铁路穿越多变复杂的多年冻土地带地质环境，当时知道的关于 冻土的知识就这么一点。就是这么一点，却萌发了我走进冻土科学，并献身冻土 科学的理想。随着工程的全面展开，我感到了原有知识的匮乏，为给自己充电， 2 0 0 3 年，我考取了中科院寒区早区环境与工程研究所的研究生在老师的教导 和具体指导下，使我对冻土有了进一步的了解，并在青藏高原修建铁路中实践和 应用了这些冻土知识。学习了冻土学，知道了在冻土上修建铁路将改变多年冻土 的物理状态，诱发冻土的融化下沉和冻结膨胀，进一步了解了在冻土地区修建铁 路采取的“保护冻土、控制融化速率和破坏冻土”的三大原则等等。这些都得益 于我认识了中国科学院程国栋院士、青藏铁路专家组组长张鲁新教授、中科院寒 旱所马巍副所长、吴青柏导师等。我衷心地感谢这些老师们，是他们把我这个冻 土工程的门外汉带进了冻土科学的宫殿说实在的，我不是老师最好和最成功的 学生，而你们却是我最尊敬和最好的老师。 授人以鱼不如授人以渔。读研究生的三年，耳濡目染、潜移默化，使我对冻 土学、冻土工程及冻土工程措施有了基本的了解，基本掌握了冻土学研究的一些 基本方法，并在自己的亲身实践中取得了高原冻土施工的一些可以借鉴的经验 在读研究生的三年里，我有一年多的时间是在青藏铁路唐古拉山越岭地段渡 过的。那里，高寒缺氧、恶劣的施工环境对人和机械都是极大的挑战，我和我的 同事们在那里切身体验了那段难忘的生活。在落实专家意见和设计图纸意图方面 进行了实践。我所负责的施工地段平均海拔5 0 0 0 米以上，是全线海拔最高的地 段。本段有世界铁路最高点，海拔5 0 7 2 米。那里冻土工程措施主要有斜坡湿地 换填，块石通风路基，以桥代路，热棒等措施，每一项措施的落实，我都参与了 方案的制定和现场组织实施。有些路基的换填要挖除部分季节性冻土，为尽量减 少扰动，抛石挤淤的措施必须在七、八月份进行。而且只挖除部分淤泥然后抛石 碾压，有些换填的地段基本上都在九、十月份夜间进行。换填的材料必须提前一 个多月备好，对通风块石路基，必须严格控制块石的粒径，自卸汽车直接卸到线 路上，挖掘机进行整平，边坡人工整理，确保块石的空隙率达到最佳。这些块石 路基结构、通风管路基、热棒工程措施都是对老师们提出的通过调控辐射、对流、 传导等先进思想的实践。我作为学生，只是做了一些具体的工作，能落实老师们 科学理论及方案，自己感到非常光荣和自豪。2 0 0 4 年7 月我调到青海省负责地 方铁路的建设。带着老师们的希望和学到的冻土知识，在青海地方铁路设计中， 我提出了在江仓、木里多年冻区以冷却地基土体为核心的设计理念，采用的冻 土工程措施大部分为通风块石路基( 造价相对低) 和部分热棒( 试验) 。目前， 前3 2 8 5 公里已开工建设。三年来在老师的指导下读了不少冻土科学方面的书籍、 写了一些，t l , 得体会，发表了几篇文章，做了一些工程实践，没有过多的新见解， 但能把学到的冻土知识和设计意图落到实处，让冻土工程措施得以发挥作用，使 我感到极大的欣慰。 尊敬的老师们，冻土学的前辈们和冻土科学界中坚精英们研究了几十年冻土 及工程措施，在青藏铁路得到实践，作为你们的学生，我将继续这项工作，在青 海地方铁路设计和施工中，进一步实践和再学习，沿着老师们指引的冻土学研究 和实践的道路坚定地走下去。 谢谢诸位老师! 董献付 二o o 六年九月二十五日 第一章绪论 第一章绪论 西藏自治区地处祖国西南边陲的青藏高原，面积1 2 0 多万平方公里，平均海 拔4 0 0 0 米以上，2 0 0 6 年7 月1 日以前是我国唯一不通铁路的省级行政区，交通 运输设施的落后，制约了这一地区经济社会的发展。西藏地区自然资源极为丰富， 有得天独厚的自然和人文景观，草场、天然林、野生动植物资源丰富，是著名的 旅游胜地。随着国民经济的持续发展，西藏步入快速发展阶段。“九五”期间，西 藏g d p 年均增长l l ，同期进藏客货运量持续增长，且增长率均大于g d p 的 增长，经济发展对交通运输的需求越来越迫切。以前，大量的进出藏物资和人员 主要依靠公路和航空运输，已有的川藏、滇藏、新藏公路，由于自然灾害导致交 通时常中断，目前四条公路只有青藏公路能保持常年畅通，承担了进出藏客货运 输的8 5 左右。随着西部大开发战略的实施，西藏以公路为主体的格尔木至拉 萨主通道己不能满足经济发展的需要，建设铁路运输通道势在必行。 青藏铁路是我国铁路网的重要组成部分，由青海省省会西宁至西藏自治区首 府拉萨，全长1 9 2 5 公里分两期修建，一期工程由青海省省会西宁市至青海西 部重镇格尔木市( 简称西格段) ，长约8 1 5 公里，已于1 9 8 4 年建成通车二期工 程2 0 0 1 年6 月2 9 日动工修建，由格尔木至西藏自治区首府拉萨( 简称格拉段) 长约1 1 4 2 公里，其中新建路段全长1 1 1 8 公里。途经昆仑山、风火山，唐古拉山、 头儿久山、念青唐古拉山，进入西藏自治区，经五道梁、沱沱河、安多、那曲、 当雄，到达西藏自治区首府拉萨市。青藏铁路建成后，在货运方面，将为西藏交 通增加经济、快速、运能大、全天候的运输通道；在客运方面，将适应旅游业快 速增长的需要，为广大游客提供更加方便、安全、舒适、价廉的运输方式，大大 提高这一地区的客货综合运输能力。随着青藏铁路的开通，青藏高原的资源开发 将会出现一个全