摘要: 本研究工作依托国家“十一五”科技支撑项目《青藏铁路运营安全保障系统研究》中“多年冻土工程检测与病害整治技术研究”课题之“多年冻土斜坡路基的稳定性评价与整治措施研究(2006BAC07802)”子课题，重点对青藏铁路运营期间多年冻土区斜坡路堤工程结构的... 展开 本研究工作依托国家“十一五”科技支撑项目《青藏铁路运营安全保障系统研究》中“多年冻土工程检测与病害整治技术研究”课题之“多年冻土斜坡路基的稳定性评价与整治措施研究(2006BAC07802)”子课题，重点对青藏铁路运营期间多年冻土区斜坡路堤工程结构的稳定性进行深入分析和研究。通过现场调查、理论分析、实际监测、模型试验、数值模拟等手段研究其变形破坏机理，从热学和力学两方面综合分析与评价其稳定性。在此基础上提出了多年冻土区斜坡路堤稳定性的综合分析评价方法和标准，为掌握斜坡路堤稳定性和采取适当的处治措施提供技术支撑，研究成果可直接服务于青藏铁路多年冻土区的运营维护工作，且对其它冻土区工程建设中稳定性的研究也具有重要的借鉴和参考意义。 主要研究成果可以归纳为： 1、明确提出了多年冻土区斜坡路堤的范围划定问题。在多年冻土区自然地基坡度≥1:10的填方路堤工程，其破坏失稳机理有别于自然地基坡度为平坡或缓坡(<1:10)的情况。在重力作用下，斜坡路堤结构部分或全部土体会沿着一定的软弱面向斜坡下侧方向滑移为影响其稳定性的主要原因，阴阳坡热量收支差异引起的冻融作用为这种变形机理的诱发因素。 2、通过理论分析、模型试验以及现场监测等研究工作，阐述了斜坡路堤的变形破坏机理。路堤填土内水分的来源主要为大气降水，人为上限的位置和形态影响了斜坡路堤内水分场的分布。不同的含水率条件、水分场分布和地温场分布是影响斜坡路堤稳定性的重要因素，斜坡路堤稳定性问题不是出现在高路堤情况，而是经常出现在低填方情况。 3、根据多年冻土区斜坡路堤稳定性的特点，结合目前的理论研究和试验水平，提出了从热学和力学稳定性两方面分别计算并综合分析和评价其稳定性的实用方法。热学分析采用考虑水分迁移和相变条件下的水热两场耦合温度场分析方法；力学稳定性分析是在热学分析的基础上，采用临界滑动场方法分析计算不同温度场分布情况下斜坡路堤的力学状态。根据温度场随时间变化条件下相应岩土材料力学状态的变化关系，计算不同时间斜坡路堤的力学稳定性变化，找寻最不利情况评价斜坡路堤的稳定性。 4、斜坡路堤结构内的温度场是随时间变化的，所以其相应的稳定性状况也是呈动态变化的。通过对K1139+070和K1152+370两个典型斜坡路堤断面不同月份温度场分布条件下的力学稳定性分析，寻找其稳定性变化规律，从而得出斜坡路堤稳定性的最不利状况出现在暖季的9月份或10月份，而非出现在最大融化深度的11月份。这是由外界局部区域的气温变化条件决定的。 5、通过对不同含冰量条件下现场重点断面监测曲线的研究分析，认为多年冻土区斜坡路堤的下变形边界为在塑性冻土的下温度界限。虽然塑性冻土的抗剪强度大于冻融交界面及以上全融土的抗剪强度，但由于斜坡上塑性冻土在长期外荷载作用下产生的蠕变变形积累促使了上覆岩土体向下滑动的趋势，在稳定性分析中必须给予考虑。例如现场监测结果显示，在高含冰量条件的K1139+070断面上-0.3℃等温线为此处斜坡路堤的下变形边界。但由于多年冻土区斜坡路堤工程下变形边界的确定受多种因素控制，所以为简化计算过程，建议在实际计算过程中仍旧选取人为上限作为下变形边界，而在最终稳定性分析评价结果中可根据实际情况(包括冻土材料的构成、含水量、地基温度等因素)将计算结果降低后进行综合分析。 6、结合多年冻土区现场实际情况和已有工程规范，提出了青藏铁路多年冻土区斜坡路堤稳定性的评价标准。其原理简单明确，易于掌握和应用，适合于现场对于斜坡路堤工程的维修养护或补强加固等设计方案的制定和实施，可以为保证运营期青藏铁路安全运营工作提供有力的技术支撑。 收起