由于青藏高原多年冻土恶劣的工程地质条件,给青藏直流联网工程建设和运营带来了巨大的技术和经济难题。对工程沿线不同冻土类型、不同杆塔基础型式以及有无热棒处理措施的8个地段、10个基塔进行了地温和变形监测,并基于监测结果,分析了冻土地区杆塔基础地温和变形的变化规律和影响因素,预测了其在全球气候变暖条件下的长期稳定性,为冻土区杆塔基础的设计和稳定性研究提供基础数据。

冻土是指0℃以下,含有冰的各种岩石和土壤,由于其复杂的物理力学特性,给青藏直流联网工程的施工和设计带来了很多难题。工程沿线冻土的长期抗剪强度,更是由于土质、含冰量以及密实度分布的复杂特性,影响了其在使用寿命内的安全运营和稳定性。为解决这一工程难题,室内制备重塑试样并在-2℃的温度下对3种土质类型(粉质黏土、粉砂和细砂)、3种含冰量(饱冰、富冰和多冰)的密实和松散冻土进行直剪快剪的蠕变试验,得到了不同土质、含冰量以及密实度类型的冻土剪切蠕变特性,并分析和预测了长期抗剪强度的变化规律和影响因素,结果表明:(1)短时间内冻土承受荷载的能力随含冰量的增加而增大;随着加载时间的延长,冰的流变特性表现出来,使冻土的蠕变变形加大,冻土的强度降低;(2)密实度越大、含冰量越大的冻土,初期强度越高;随着时间的增加,强度开始衰减,且含冰量越大,密实度越小的冻土衰减速度越快;(3)长期强度的变化规律不受土质的影响,说明在工程施工阶段,若单纯考虑长期强度时,只要不同土质冻土保持冻结状态,可同一对待和处理。以上结论为输电线路冻土基础设计、施工和安全运营提供了一定的理论基础,也为在青藏地区开展的其他工程活动提供了...

施工过程中混凝土的入模温度和水化热对多年冻土区桩基施工期间的热稳定性具有重要影响.针对该问题,利用有限元方法定量研究了±400 kV青藏直流输电线路冻土区锥柱基础入模温度、水化热和含冰量对桩基回冻过程、温度场变化和桩底融化深度的影响规律.结果表明:水化热影响下,桩基中心温度在第3天达到最高,桩底滞后1 d,基坑表面受其影响较小,主要受环境温度影响;第24天,桩底出现最大融化层,随着入模温度增加,融化层厚度相应增加,入模温度为6℃时融化层厚度为34 cm,15℃时为55 cm;入模温度越高,回冻时间越长,当入模温度为6℃时,完全回冻需经历52 d,15℃时,回冻时间将增加7 d.含冰量对桩底融化深度有影响,含冰量越大底部融化深度越小;冻土年平均地温是影响桩底融化深度的重要因素,少冰高温(-0.52℃)、低温(-1.5℃和-2.5℃)冻土条件下,最大融化层厚度分别为38 cm、34 cm和25 cm.基于上述结果,在多年冻土地区的桩基工程,建议混凝土入模温度为6～8℃,底部碎石垫层至少40 cm.

青藏交直流联网工程是继青藏公路、青藏铁路等之后,在青藏高原多年冻土区建设的另一种新结构的冻土工程.系统地分析了青藏直流线冻土工程与其它工程的差异,并就该工程冻土基础温度、水分、应力和应变监测系统的建立和观测要素,以及初步观测结果等问题进行了讨论.通过对2011年全年观测数据分析发现,整个监测系统可以准确、及时反映输电线路冻土基础的不同性状和特征,可以反映影响塔基稳定性的主要因素及其变化趋势.初步观测结果表明,在不同时段,监测塔式基础底部总体处于冻结状态、塔基基本稳定,但个别监测塔基地温增温幅度、上限融化深度较大,沉降变形呈现增加趋势.鉴于工程完工和荷载作用的时效性,塔基稳定性应处于动态变化过程之中.为正确评价塔基稳定性,需要对塔基回填土的冻融、水热变化和塔基变形等重要过程进行长期监测研究.

锥柱基础由于其结构特点能全部或部分消除切向冻胀力,在青藏直流联网输电线路工程中高海拔多年冻土区段得到了广泛应用。分析了锥柱基础不同断面型式的性能和特点,并针对青藏直流线路工程中不同冻土的地质条件,对常规锥柱基础型式进行了多方案的优化改进。

青藏直流线路工程所经地段在青海境内大部分属多年冻土区,为减少对多年冻土的扰动,选择在冬期施工更能保证冻土基础的稳定性;为防止低温下使混凝土基础遭受冻害,一是要添加早强防冻剂,早强防冻剂的选择应按外界温度、钢筋防腐要求来选择;二是必须严格控制早强防冻剂的掺量;三是要保证混凝土在达到抗冻临界强度前的早期养护温度;四是必须保证早强防冻剂质量,要使用"三证"齐全的产品;青藏直流线路基础施工按外界温度的变化分别改变防冻剂掺量、控制水温、采用温棚养护等综合措施,使混凝土达到了设计强度。

冻土是对具负温或零温度并含有冰的土体和岩石的统称,青藏高原就分布着大范围的高海拔型冻土,在高原腹地建设高压直流联网线路工程,会遇到一系列的冻土工程问题,其中的冻土类型与分布、冻土现象及影响、冻土上限及变化、物理力学性质指标获取等便是其中的重点问题,文章基于输电建设角度分析了这些问题的冻土学意义,归纳了基本特性,并就工程对策进行了初步的讨论。