青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析

第28卷第4期冰川冻土Vol.28No.42006年8月JOURNALOFGLACIOLOGYANDGEOCRYOLOGYAug.2006文章编号:1000-0240(2006)04-0586-10青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析马巍,吴青柏,程国栋(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州730000)摘要:基于青藏铁路沿线多年冻土区温度监测断面,选取了不同冻土分区中的8个块石路堤结构(块石路基、块石护坡、块石路基加块石护坡)断面,对其下温度场的变化分析研究.结果表明:经过2~3个冻融循环后,块石结构路堤下冻土上限已抬升了1.4~5.3m,说明块石路堤结构已起到了积极调节下伏冻土温度的作用.结果也显示,在上限抬升的同时,其下部的冻土地温也在升高,但是这种过程已逐渐被块石路堤结构的降温所抑制,而这种抑制程度受控于不同的冻土区域.在不同的冻土分区中,无论是何种形式的块石路堤结构,其降温趋势是不同的.IV和III冻土区块石路堤基底的负温积累比较明显,而I和II区的较弱.关键词:青藏铁路;块石气冷路堤结构;多年冻土;温度场中图分类号:U213.1+4文献标识码:A度,夏季块石层内空气起隔热作用,冬季进入块石1引言层内冷空气向下,热空气上升,产生冷热空气对[5]青藏铁路穿越550km长的多年冻土区,其中流,冬夏两季相当于可控热二极管作用,较好地年平均地温高于-1.0e的高温多年冻土路段为控制了多年冻土热稳定性.目前,青藏铁路多年冻275km,高含冰量冻土类型路段长为221km,高土区有60%以上的冻土路段采用了块石气冷路堤温、高含冰量冻土重叠路段长为124km.很大程度结构.上,解决高温高含冰量冻土路段的融沉问题是青藏1969)1970年,前苏联铁路运输研究院斯科铁路建设的关键问题.解决高温高含冰量的重要途沃罗丁冻土研究试验室根据实测资料提出:用大块径就是确保多年冻土热稳定性,多年冻土上限不发碎石修筑的路堤较之用其它类型土修筑的路堤,其生下移,从而就可以避免冻土路基的融化下沉问基底土的温度大大降低,并用Balch效应解释了这[6]题,确保路基稳定.为了避免多年冻土温度升高、一现象.1973年原中国科学院兰州冰川冻土研究地下冰融化,青藏铁路采用了冷却路基思路,积极所在青海省热水煤矿的厚层地下冰地段用直径0.3[1-4]保护多年冻土.通过调控对流、辐射和传导等m的块石修筑了高2.7m的试验路堤,观测表[7-8]换热机制来有效地降低多年冻土体的温度,抬高多明,块石路堤有明显的降低地温的效果.铁道年冻土上限.部科学研究院西北分院曾于20世纪60-70年代在块石气冷路堤结构是最典型的冷却路基的工程青藏高原风火山进行过块石填筑路基的现场试验研措施,它包括块石路堤、块石护坡路堤和二者综合究,结果认为,块石层的有效导热系数在冬季和夏使用的/U0型路堤(图1).块石气冷路堤结构利用块季具有明显的区别,块石层的有效导热系数在冬季[9][10]石层内的冷热空气对流效应来降低下部土体的温是夏季的12.2倍.1997年,Rooney介绍了贝收稿日期:2006-01-23;修订日期:2006-06-02基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412704);中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1-SW-04);国家自然科学基金项目(40401013;50534040)资助作者简介:马巍(1963)),男,甘肃张家川人,研究员,2001年在北京理工大学获博士学位,主要从事冻土力学与工程研究工作.E-mail:mawei@lzb.ac.cn 4期马巍等:青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析587图1块石气冷路堤结构示意图Fig.1Sketchoftheairconvectiveembankmentwithcrushedrockstructure阿铁路使用块石路堤的经验.1996)2001年,阿拉温度场的变化.通过不同冻土区监测结果的分析和斯加大学完成了块石路堤的数值模拟和实体工程试评价,确定冷却路基的降温效果和趋势,进而评价验,监测效果表明,块石路堤5a间使路基下部土其长期冷却效果.[11-15]体温度降低了4.4e.我们的室内模型试2监试断面状况与选取[16-18][19-22]验和数值结果也表明,这种由块石组成的路堤结构均能不同程度的抬升多年冻土上限,降青藏铁路暂规定以-1.0e作为高、低温冻土低地温.的界限,并将冻土分为4个区,当年平均地温Tcp综观研究历史,可以确信块石路堤能够降低其-0.5e为高温极不稳定冻土区(I区);当-1.0下覆土体温度,达到保护冻土的作用.青藏铁路采e[Tcp<-0.5e为高温稳定冻土区(II区);当用块石气冷路堤结构也是以这些研究结果为理论依-2.0e[Tcp<-1.0e为低温基本稳定冻土区据的.但是,仔细分析以上的研究结果可发现,他(III区);当Tcp<-2.0e为低温稳定冻土区(IV们的结果是基于路堤结构全部为块石层.而青藏铁区).本文基于不同的冻土分区,在青藏铁路多年冻路采用的块石气冷路堤结构是与素土填料综合使土区选择了8个块石气冷路堤监测断面,监测断面用,即块石路堤结构是块石层上部有不同厚度路堤位置、路堤结构和断面所处位置的冻土状况如表1填料层;块石护坡路堤结构是不同高度的素土路堤所示.所有监测断面中,块石路堤结构中块石层厚边坡铺设一定厚度的块石层;/U0型路堤是块石路度为1.2m,块石护坡路堤中块石层厚度为0.8m,堤边坡上再铺设一定厚度的块石层.虽然短期的监块石粒径30~40cm.[23-24]测结果表明,青藏铁路这种块石气冷路堤结3监测结果与分析构可以抬升冻土上限,但是能否有效地降低土体的温度,长期效果如何,不同温度冻土分区中的作用3.1IV区如何等问题是目前青藏铁路块石路基修筑迫切需要DK1102+000和DK1160+592为IV区的两回答的.个监测断面,分别为块石路堤加块石护坡路堤针对这个问题,我们先后在青藏铁路多年冻土(/U0型结构路堤)和块石路堤,年平均地温分别为区布设了较多的监测断面,以监测块石气冷路堤下-2.4e和-2.1e,路基高度分别为3.6m和表1监测断面状况Table1Conditionsofthemonitoringprofiles铁路里程位置冻土状况分区年平均地温/e路基结构路堤高度/mDK1102+000可可西里北坡低温区D、F、HIV区-2.4块石路堤加块石护坡3.6DK1160+592风火山隧道出口对面F、B、DIV区-2.1块石路堤6.55DK1053+600楚玛尔河高平原区D、B、FIII区-1.5块石路堤加块石护坡3.3DK1141+374北麓河地区HIII区-1.36块石护坡4.84DK1191+770乌丽盆地区F、BII区-0.54块石路堤3.7DK1272+120开心岭南坡F、HII区-0.8块石护坡3.6DK1273+455开心岭南坡F、HI区-0.5块石护坡4.0DK1297+930布曲河西岸阶地B、DI区-0.46块石路堤加块石护坡5.7注:B、D、F和H分别为饱冰冻土、多冰冻土、富冰冻土和厚层地下冰. 588冰川冻土28卷6.55m.5m处的地温从2003年9月的-0.84e下降到图2和图3分别为/U0型结构路堤和块石路堤2004年的-1.41e.从图3可看到,2002年到的路中心测孔的温度分布.由图2可看到,从20022004年路基中心下的冻土上限从-1.5m抬升到年到2004年路基中心下的冻土上限从-1.8m抬3.8m,上升了5.3m.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,如8m处的地温从2002年10月的-2.42e上升到2004年的-2.0e.但是与2002年相比,到2003年地表下0~6m处的地温呈现出下降的趋势;与2003年相比,到2004年地表下10m以下地温与之持平,而2.5m以上的地温呈现出下降的趋势.图4和图5分别给出了这两个监测断面的路堤图2/U0型结构路堤中心测孔的温度分布Fig.2Temperatureprofilesinthecentralboreholeofacrushedrockembankmentwithcrushedrockslopeprotection升到2.1m,上升了3.9m.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,如10m处的地温从2002年9月的-2.79e上升到2004年的-2.07e.但是图3块石路堤中心测孔的温度分布与2003年相比,到2004年地表下10m以下地温与Fig.3Temperatureprofilesinthecentralborehole之持平,而10m以上的地温呈现出下降的趋势,如ofacrushedrockembankment图4/U0型结构路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.4Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferentdepthsofthecentralboreholeofacrushedrockembankmentwithcrushedrockslopeprotection 4期马巍等:青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析589-1.5e和-1.36e,路基高度分别为3.3m和4.84m.图6和图7分别为/U0型结构路堤和块石护坡路堤的路中心测孔的温度分布.由图6可看到,从2002年到2004年路基中心下的冻土上限从-2.6m抬升到-0.6m,上升了2m.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,如8m处的地温从图5块石路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.5GroundTemperaturechangingwithtimeat2002年10月的-1.49e上升到2004年的-1.28differentdepthsofthecentralboreholee.但是与2003年相比,到2004年地表下5m以ofacrushedrockembankment上的地温呈现出下降的趋势,如2m处的地温从2003年10月的-0.29e下降到2004年的-0.57中心测孔不同深度温度随时间的变化.由图可看到,e.由图7可看到,从2002年到2004年路基中心由于块石的作用,路堤底部以下不同深度处均出现下的冻土上限从-0.4m抬升到1.2m,上升了1.6逐年负温积累,且积累较大,这有利于冻土降温.m.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,如另外,从图5也注意到,2002年11月-2003年39m处的地温从2002年10月的-1.4e上升到月间地表以下土体有一次较大的降温,这是由于112004年的-1.18e.但是,0~4m处的地温已逐月份块石施工完成后,放置一个冬季后,上部再填年下降,如地表下1.5m处的地温从2002年10月土.这说明了块石路基上部填土对块石冷却效果有的-0.13e下降到2003年的-0.29e再到2004很大的影响.年的-0.43e.3.2III区DK1053+600和DK1141+374为III区的两个监测断面,分别为块石路堤加块石护坡(/U0型结构路堤)和块石护坡路堤,年平均地温分别为图7块石护坡路堤中心测孔的温度分布Fig.7Groundtemperaturechangingwithdepthinthecentralboreholeofanembankmentwithcrushedrockslopeprotection图6/U0型结构路堤中心测孔的温度分布Fig.6Groundtemperaturechangingwithdepthinthe图8和9分别给出了这两个监测断面的路堤中centralboreholeofacrushedrockembankment心测孔不同深度温度随时间的变化,可看到,由于withcrushedrockslopeprotection 590冰川冻土28卷块石的作用,路堤底部以下不同深度处均出现逐年~3.0m处出现一/零温带0.负温积累,这有利于冻土降温.而且,/U0型结构路堤下的负温积累要远远大于块石护坡路堤的负温积累.图8/U0型结构路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.8Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferentdepthsofthecentralboreholeofacrushedrockembankmentwithcrushedrockslopeprotection图10块石路堤中心测孔的温度分布Fig.10Groundtemperaturechangingwithdepthinthecentralboreholeofacrushedrockembankment图9块石护坡路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.9Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferentdepthsofthecentralboreholeofanembankmentwithcrushedrockslopeprotection3.3II区DK1191+770和DK1272+120为II区的两个监测断面,分别为块石路堤和块石护坡路堤,年平均地温分别为-0.54e和-0.8e,路基高度分别为3.7m和3.6m.图10和图11分别为块石路堤和块石护坡路堤的路中心测孔的温度分布.由图10可看到,从2003年到2004年路基中心下的冻土上限从-1.0m抬升到-0.6m,上升了0.4m,但下部的地温变化不大.由图11可看到,从2002年到2004年路基中心下的冻土上限从-2.8m抬升到-1.5m,上升了图11块石护坡路堤中心测孔的温度分布1.3m,但是2003年到2004年,上限基本没发生Fig.11Groundtemperaturechangingwithdepth变化.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,inthecentralboreholeofanembankmentwith如6.5m处的地温从2002年10月的-0.89e上crushedrockslopeprotection升到2004年的-0.54e.2002-2003年间,1.5图12和图13分别给出了这两个监测断面的路 4期马巍等:青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析591堤中心测温孔不同深度温度随时间的变化.由图12可以看到,块石的作用不明显,逐年负温积累变小,不利于下伏冻土降温,但是负温积累保持在-0.2e左右.由图13可看到,由于块石的作用,0.5m处存在一定的负温积累,但0.5m以下几乎没有负温积累,这不利于冻土降温,但是负温积累保持在-0e左右,这对路基稳定性来讲,是比较危险的.图12块石路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.12Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferentdepthsofthecentralboreholeofacrushedrockembankment图14块石护坡路堤中心测孔的温度分布Fig.14Groundtemperaturechangingwithdepthsinthecentralboreholeofanembankmentwithcrushedrockslopeprotection图13块石护坡路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化Fig.13Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferentdepthsofthecentralboreholeofanembankmentwithcrushedrockslopeprotection3.4I区DK1273+455和DK1297+930为I区的两个监测断面,分别为块石护坡路堤和块石路堤加块石护坡(/U0型结构路堤),年平均地温分别为-0.5e和-0.46e,路基高度分别为4.0m和5.7m.图14和15分别为块石护坡路堤和/U0型结构路堤的路中心测孔的温度分布.由图14可以看到,从2002年到2004年路基中心下的冻土上限从-2.8m抬升到-1.0m,上升了1.8m.在上限上升的同时,下部地温也在逐年升高,如6.5m处的图15/U0型结构路堤中心测孔的温度分布地温从2002年10月的-0.48e上升到2004年的Fig.15Groundtemperaturechangingwithdepth-0.4e.2002)2003年间,1.0~2.5m处出现一inthecentralboreholeofacrushedrockembankmentwithcrushedrockslopeprotection 592冰川冻土28卷/零温带0.由图15可看到,从2002年到2004年路的强迫对流和内部的自然对流,当外界气温与路基基中心下的冻土上限从-2.2m抬升到-0.4m,中土体温度差值较大时,可通过对流降低下部土体上升了1.8m.在上限上升的同时,除0~6m段变温度,但随着内外温度差值的减小,对流减弱,因化略大一些外,下部地温变化不大.2003)2004年而会造成逐年降温幅度的减小.图12、13、16、17间,地温变化很小.也明显反映了这一过程,路堤基底温度在初始阶段图16和图17分别给出了这两个监测断面的路降温幅度很大,而后逐渐减小.如果随着全球气候堤中心测孔不同深度温度随时间的变化.由图16可升温的加剧,IV和III区中的块石路堤结构也将会看到,由于块石的作用,0~1.0m处存在2003年演化为I和II区的变化趋势.上半年存在很少的负温积累,但以后几乎与外界没有热交换,负温积累很少.由图17可看到,块石作用下几乎与外界没有热交换,没有负温积累.两种状况下路堤基地下冻土温度均在0e附近波动,这很不利于下部冻土降温.而且对路基稳定性来讲,是比较危险的.4讨论图16块石护坡路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化块石路堤结构(块石路基、块石护坡、块石路Fig.16Groundtemperaturechangingwithtimeatdifferent基加块石护坡)是青藏铁路冻土区的主要措施,要depthsofthecentralboreholeofanembankment判断它们的降温效果不仅要注意上限的抬升情况,withcrushedrockslopeprotection而且更要关注其下部地温是否有负温积累.由前面的各图和表2可看到,块石结构路堤下冻土上限已抬升了1.4~5.3m,这说明在4种不同分区的多年冻土地段,块石路堤结构均起到了积极调节下部冻土的作用.但是也看到了,在上限抬升的同时,其下部的冻土地温也在升高,但是这种过程已逐渐被块石路堤结构的降温所抑制,而这种抑制程度受控于不同的冻土区域.在不同的冻土分区中,无论是何种形式的块石路堤结构,其降温趋势是不同的,图17/U0型结构路堤中心测孔不同深度温度随时间的变化IV和III区块石路堤基底的负温积累比较明显,而Fig.17GroundtemperaturechangingwithtimeatdifferentI和II区的较弱.这从理论上比较容易解释,由于depthsofthecentralboreholeofacrushedrock块石路堤结构降低下伏冻土地温的原理是基于外界embankmentwithcrushedrockslopeprotection图18块石气冷路堤中心测孔原冻土上限温度随时间的变化Fig.18Originalpermafrosttabletemperaturechangingwithtimeinthecentralboreholesoftheairconvectiveembankmentswithcrushedrockstructurefordifferentsites 4期马巍等:青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析593表2块石气冷结构路堤修筑后冻土上限的变化Table2Changeofthepermafrosttablesaftertheairconvectiveembankmentwithcrushedrockstructureconstructed年平均地温多年冻土上限/m铁路里程位置地温分区路堤高度/m上限变化/m/e天然上限/m人为上限/mDK1102+000可可西里北坡低温区IV-2.43.61.61.51+3.7DK1160+592风火山隧道出口对面IV-2.16.551.52.75+5.3DK1053+600楚玛尔河高平原区III-1.53.32.63.9+2.0DK1141+374北麓河地区III-1.364.842.03.64+3.2DK1191+770乌丽盆地区II-0.543.72.84.3+2.2DK1272+120开心岭南坡盆地II-0.83.62.95.1+1.4DK1273+455开心岭南坡盆地I-0.54.03.05.0+2.0DK1297+930布曲河西岸阶地I-0.343.02.43.4+2.0注:/天然上限0指天然地面地表下多年冻土上限;/人为上限0指路堤表面下多年冻土上限.图18汇总了不同地区的块石气冷路堤中心测参考文献(References):温孔原冻土上限处温度随时间的变化曲线,可看到,多年冻土上限附近温度变化明显地划分出了3[1]ChengGuodong,HePing.Linearityengineeringinpermafrostareas[J].JournalofG1aciologyandGeocryology,2001,23个层次,第一层次是低温极稳定型多年冻土,上限(3):213-217.[程国栋,何平.多年冻土地区线性工程建设温度降温趋势最强,其次是低温基本稳定型多年冻[J].冰川冻土,2001,23(3):213-217.]土,最后是高温不稳定型多年冻土.说明年平均地[2]ChengGuodong.ConstructionofQingha-iTibetrailwaywithcooledroadbed[J].ChinaRailwayScience2003,24(3):1-温越低降温趋势越显著,多年冻土上限附近/冷量04.[程国栋,用冷却路基的方法修建青藏铁路[J].中国铁道科积累最大,随着年平均地温升高,多年冻土上限附学,2003,24(3):1-4.]近/冷量0基本无积累过程,也就是说I区的冻土降[3]ChengGuodong.Localfactors.effectondistributionofper-mafrostanditsenlightenmentonthedesignofQinghai-Tibet温效果最弱,这也就是我们在I区的高含冰量地段railway[J].ScienceinChina(SeriesD),2003,33(6):602-选用/旱桥0的原因.总之,块石路堤结构是一种有607.[程国栋.局地因素对多年冻土分布的影响及其对青藏铁效的降低冻土地温的措施,它有利于冻土路基的稳路设计的启示[J].中国科学(D辑),2003,33(6):602-定性.607.][4]MaWei,ChengGuodong,WuQingbai.Preliminarystudyon5结论technologyofcCoolingfoundationinpermafrostregions[J].JournalofGlaciologyandGeocryology,2002,24(5):579-(1)块石路堤结构(块石路基、块石护坡、块石587.[马巍,程国栋,吴青柏.多年冻土地区主动冷却地基方法研究[J].冰川冻土,2002,24(5):579-587.]路基加块石护坡)是青藏铁路冻土区的主要措施,[5]NarasimhanA.Rayleigh-BÜnardconvection:physicsofa经过2~3个冻融循环,块石结构路基下冻土上限widespreadphenomenon[J].Resonance:JournalofScience已抬升了1.4~5.3m,这说明块石路堤结构已起Education,1999,4(6):82-90.[6]MikhailovGP.Temperatureregimeofembankmentconsisting到了积极调节下伏冻土的作用.ofcoarserockonpermafrost[J].TransportationConstruc-(2)不同的冻土分区中,无论是何种形式的块tion,1971,12:32-33.(inRussian).[7]ChengGD,TongBL.Experimentalresearchonanembank-石路堤结构,其降温趋势是不同的.年平均地温越mentinanareawithmassivegroundiceatthelowerlimitof低的地区,其降温趋势越显著,多年冻土上限附近alpinepermafrost[C]//Proceedingsofthe3rdInternational/冷量0积累也越大,随着年平均地温升高,多年冻ConferenceonPermafrost,Vol.2.Ottawa,NationalResearchCouncilofCanada,1978:199-222.土上限附近/冷量0积累逐渐减弱。[8]ChengGuodong,Tong,Boliang,LuoXuebo.Twoimportant(3)I和II区中块石路堤结构的弱降温趋势难problemsofembankmentconstructioninthesectionofmassive于抵御未来气候的升温影响,建议设计部门要尽早groundice[J].JournalofGlaciologyandCryopedology,1981,3(2):6-11.[程国栋,童伯良,罗学波.厚层地下冰地段路堤考虑其它强化措施.建筑中的两个重要问题[J].冰川冻土,1981,3(2):6-11.][9]HeGuisheng,ZhangLuxin,LiDongqing,etal.Analysison 594冰川冻土28卷climatechangeandthermalstabilityofexperimentalrailwaying,2003,25(1):91-95.[徐敩祖,孙斌祥,李东庆,等.边embankmentinFenghuoshanregionofQinghai-Tibetplateau界温度周期波动下块石的温度变化规律[J].岩土工程学报,[J].JournalofGlaciologyandGeocryology,2000,22(Sup-2003,25(1):91-95.]pl.):20-25.[18]YuWB,LaiYM,ZhangXF,etal.Laboratoryinvestigation[10]RooneyJW.Rockfillembankmentapplicationsforconvectiveoncoolingeffectoncoarserocklayerandfinerocklayerinper-foundationcoolingonBAMrailwaysystem[C]//Proceedingsmafrostregions[J].ColdRegionsScienceandTechnology,ofthe5thInternationalSymposiumonColdRegionsDevelop-2004,38:31-42.ment,Anchorage,ASCE,1997:399-402.[19]LaiYuanming,ZhangLuxin,ZhangShujuan,etal.Thecool-[11]GoeringDJ,KumarP.Winter-timeconvectioninopen-gra-ingeffectofripped-stoneembankmentsonQingha-iTibetdedembankments[J].ColdRegionsScienceandTechnology,railwayunderclimaticwarming[J].ChineseScienceBulletin,1996,24(1):57-74.2003,48(6):598-604.[12]GoeringDJ.Parks/chenaRidgeairconvectionembankment[20]LaiYuanming,ZhangLuxin,XuWeize,etal,Temperatureexperimentalfeature[R].PhaseⅡFinalReport:Oct.1999featuresofbrokenrockmassembankmentintheQingha-iTibettoSept.2000.ReportN.FHWA-AK-RD-01-02(INE/railway[J].JournalofGlaciologyandGeocryology,2003,25TRC02.21),FederalHighwayAdministration,Washington(3):291-295.[赖远明,张鲁新,徐伟泽,等.青藏铁路抛DC,2001.石路基的温度特性研究[J].冰川冻土,2003,25(3):291-[13]GoeringDJ,KumarP.Convectionheattransferinrailway295.]embankmentballast[C]//GroundFreezing2000.Rotterdam:[21]LaiYM,LiJJ,NiuFJ,etal.NonlinearthermalanalysisforBalkema,2000:31-36.Qingha-iTibetRailwayembankmentincoldregions[J].Jour-[14]GoeringDJ.PassivelycooledrailwayembankmentsforuseinnalColdRegionsEngineering,2003,17(4):171-184.permafrostareas[J].JournalColdRegionsEngineering,[22]JiangF,LiuS,WangHG,etal.Numericalanalysisofther-2003,17(3):119-133.malconductionandconvectionincrushedrockembankmenton[15]FengWenjie,LiDongqing,MaWei,etal.Influenceofclimatepermafrost[J].ScienceinChina(SeriesD),2003,33(Sup-warmingonpermafrosttablestudiedwithdifferentmodelsandpl.):133-144.temperatures[J].JournalofGlaciologyandGeocryology,[23]SunZhizhong,MaWei.PreliminaryanalysisonBallastRevet-2001,23(4):353-359.[冯文杰,李冬庆,马巍,等.不同mentexperimentalengineering[R].Lanzhou:AnnualReport边界条件对多年冻土上限影响的模型试验研究[J].,冰川冻oftheStateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,2002:土,2001,23(4):353-359.]132-139.[孙志忠,马巍,青藏铁路北麓河试验段抛石护坡[16]FengWenjie,MaWei,ZhangLuxin,etal.Applicationofrip-工程措施初步分析[R].兰州:冻土工程国家重点实验室年报,rapslopeprotectiontoroadwayengineeringinpermafrostre-2002:132-139.]gions[J].JournalofGlaciologyandGeocryology(冰川冻土),[24]MaWei,ShiCunhui,WuQingbai,etal.Monitoringstudyon2003,25(6):632-637.technologyofthecoolingroadbedinpermafrostregionof[17]XuXiaozu,SunBingxiang,LiDongqing,etal.VariationofQingha-iTibetPlateau[J].ColdRegionsScienceandTechnol-temperatureinballastsunderperiodicfluctuationofboundaryogy,2006,44:1-11.temperature[J].ChineseJournalofGeotechenicalEngineer- 4期马巍等:青藏铁路块石气冷结构路堤下冻土温度场变化分析595AnalysesoftheTemperatureFieldswithinanAirConvectiveEmbankmentofCrushedRockStructurealongtheQingha-iTibetRailwayMAWei,WUQing-bai,CHENGGuo-dong(StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,CAREERICAS,LanzhouGansu730000,China)Abstract:Onthebaseofin-situmonitoringthepermafrosttableshaverisen1.4~5.3m,showingairconvectiveembankmentofcrushedrockstruc-apositiveeffectofadjustingandcoolingroadbedture(includedthecrushedrockembankment,theduetothebuildingoftheairconvectiveembank-embankmentwithcrushedrockslopeprotectionmentwithcrushedrockstructure.Meanwhile,itandthecrushedrockembankmentwithcrushedisalsorevealedthatthegroundtemperaturebelowrockslopeprotection)alongtheQingha-iTibetthepermafrosttableincreasesgraduallyatthein-iRailway,eightmonitoringprofileswerechosentotialstageofconstruction,alongwiththeperma-analyzethechangeofgroundtemperaturewithinfrosttablerising.Thisprocesshasbeenrestrainedanairconvectiveembankmentofcrushedrockbytheairconvectiveembankmentwithcrushedstructureinpermafrostregionwithdifferenttem-rockstructure.Buttherestrainingeffectisdiffer-peratures(RegionI:Tcp-0.5e;RegionII:entfromregiontoregion,dependingontempera--1.0e[Tcp<-0.5e;RegionIII:-2.0eture.Thecoolingeffectoftheairconvectiveem-[Tcp<-1.0e;RegionIV:Tcp<-2.0e,bankmentwithcrushedrockstructureinRegionswhere,Tcpistheannualaveragegroundtempera-IIIandIVisstrongerthanthatinRegionsIIandI.ture).After2~3freezing-thawingcircles,theKeywords:Qingha-iTibetRailway;airconvectiveembankmentofcrushedrockstructure;permafrost;temperaturefield