针对寒区铁路路基冻胀整治难题，以我国一寒区铁路路桥过渡段冻害整治工点为依托，介绍了一种可在运营条件下实施的路基微型盾构置换方法。基于数值计算软件建立了环境-路基-盾构置换层-地基的多层结构水热力耦合模型，采用数值计算方法分析路基内部水分场、温度场、冻胀变形场的影响机理及演化规律，验证了盾构置换层所起冷屏障层、水分阻滞层、零冻胀填料夹层等预期效应。综合现场测试和计算结果分析，论证了微型盾构置换方法用于路基冻害整治的有效性与实用性。

随着我国交通运输行业的快速发展，高寒地区铁路建设正在大规模进行，然而路基冻胀却成了铁路建设及运营的难题之一，为研究高寒地区铁路路基冻胀病害及其防治措施，以某高寒铁路路基典型断面作为研究对象，在已有对路基冻胀研究的基础之上，根据路基现场监测变形，结合具体工程特点，对高寒地区铁路路基冻胀机理进一步探析。结果表明，铁路路基冻胀与水分、温度、颗粒含量、压实度有着密切关联，其冻胀率与水分、颗粒含量呈正相关，与温度、压实度呈负相关，由此提出一种路基排湿、通风的技术方法，这一技术方法可为研究高寒地区高速铁路路基冻害治理提供参考。

以高寒冻融区牡丹江—佳木斯高速铁路沿线典型的路堑工程为研究对象,通过现场试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,研究了寒区高速铁路路堑工程温度场随时间演化的一般特性,分析了积雪覆盖对基床水热状态的影响,讨论了影响路堑边坡失稳的因素。结果表明:路堑的冻结过程为自上向下的单向冻结,而融化过程分别为自上向下和从下向上的双向融化;厚积雪覆盖会对基床起到保温作用,有利于降低最大冻结深度,但融雪水的入渗将导致基床产生峰值冻胀或翻浆冒泥病害;寒区边坡的失稳滑塌主要发生在冻融交界面处。为保证深季节冻土区高速铁路的长期服役性能,建议在基床表层铺设防渗吸热材料(沥青混凝土封闭层)来控制基床的总冻胀量。

现有的路基冻胀防控措施局限于填料改良、水分控制和隔热保温，仅能延缓季节冻土区路基冻胀发展以及削弱冻胀变形程度，缺乏有效性和主动性。本文基于主动地温控制的理念，结合季节冻土区铁路路基特征，提出了一种由太阳能供电、压缩机做功和浅层地热能利用组合的主动供热方法，在冬季为路基主动供热以补偿过度热量损失，进而消除冻胀。基于主动供热方法，研发了实现该方法的人工供热管，并构建了相应的理论计算模型。试验结果表明，人工供热管的散热管能够在较短时间内达到较高的恒定温度，其间歇运行模式有利于集热管周围地层地热能的补给，同时对散热管管壁温度影响较小。散热管管壁与周围地层的热交换效应使得地层温度快速上升，并能够维持在较高的恒定温度，有效补偿了冬季地层的过度热量损失。在粗粒土地层中，人工供热管的有效供热半径大于1.0 m，与季节冻土区铁路路基冻结深度具有较高的匹配度，验证了人工供热管在季节冻土区铁路路基中应用的可行性。

为治理季节冻土区路基冻害,减小冻融期间因水分迁移而引起的不均匀冻胀,提出一种黏土浆液注浆方法,通过数值计算并比较应用此种方法加固前后路基内部振动响应变化,结果表明此注浆法对于减小路基内部振动响应效果明显。

对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。

为探究冻融循环作用对季节性冻土区铁路路基变形特性的影响,以兰新铁路的路基填土为研究对象进行冻融循环试验和固结压缩试验,得到了冻融变形和压缩特性的变化规律,并利用正交试验对压缩特性的影响因素进行显著性分析。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻胀率和融沉系数均呈多项式函数增加;在相同冻融循环次数下,两者均与含水率呈正相关,与压实度呈负相关。压缩模量随冻融循环次数的增加先增加,最终趋于稳定,各因素及其交互作用对压缩模量的影响从高到低依次为压实度B、含水率C、冻融循环次数A、B和C的交互作用BC、A和B的交互作用AB、A和C的交互作用AC。建议选取9次冻融循环后的压缩模量作为兰新铁路路基强度设计值,该研究成果对防治冻胀融沉和控制路基变形具有一定的指导意义。

自青藏铁路通车以来,其冻土地区铁路路基的融沉冻胀病害层出不穷,铁路路基过渡段的差异沉降问题尤为严重。基于一般地区铁路路基过渡段差异沉降的治理方法,结合冻土区铁路路基的主动降温措施,对冻土区铁路路基过渡段施工结构进行了探索性的改进研究,并对改进后铁路路基过渡段的长期热稳定性进行了分析。结果表明:将传统块碎石铁路路基上层路基填料换填成一定高度的单一粒径碎石,可使铁路路基在满足力学稳定性的前提下,实现最大限度的自然对流换热效应;通过数值模拟计算分析发现,改进后的铁路路基过渡段结构在气温变暖的环境背景下主动降温效果明显,且长期热稳定性好;桥台对铁路路基过渡段的温度场影响较大,建议对受太阳辐射强烈的桥台进行保温处理。

东北多年冻土分布具有显著时空变化特征,随着全球气候变暖和人类活动影响加剧冻土层退化,冻土区铁路路基病害主要表现为夏季融沉、冬季冻胀。本文分析了冻胀、融沉病害产生的主要原因及影响因素,讨论了保护路基稳定的若干工程措施,为实际工程提出设计思路。

以整治青藏铁路环青海湖段季节性冻土区路基冻害为背景,通过现场采集典型分布的粉质黏土,考虑温度、含水率、含盐量(质量分数)、压实度四个因素,进行室内冻胀正交试验,测试了不同温度环境下路基土体的冻胀率,进行正交试验的极差分析和方差分析,建立灰色关联度分析模型,分析各因素对冻胀影响的主次关系。结果表明,正交试验分析和灰色关联度分析所得规律一致,影响冻胀因素由主到次依次为温度、含盐量、含水率和压实度,因素之间的交互作用影响较小可以忽略;温度和含盐量对冻胀影响非常显著,含水率对冻胀有显著影响,压实度和其他3个因素之间的交互作用对冻胀没有显著影响。