【摘要】本文以青藏鐵路為例，對(duì)凍土區(qū)鐵路路基熱狀況對(duì)工程擾動(dòng)及氣候變化特征響應(yīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，研究?jī)?nèi)容具體涵蓋了青藏鐵路沿線(xiàn)路基淺層地表溫度分布、路基內(nèi)多年凍土上限變化以及路基熱變化對(duì)氣候的響應(yīng)等幾方面內(nèi)容，經(jīng)過(guò)分析得出了相應(yīng)的結(jié)論，希望后期相關(guān)研究工作有所幫助。

【關(guān)鍵詞】?jī)鐾羺^(qū)；鐵路路基；工程擾動(dòng)；響應(yīng)；氣候

一、鐵路路基熱狀況對(duì)工程擾動(dòng)的響應(yīng)分析

其中，淺層地表溫度的變化受到了地、氣熱交換過(guò)程中影響和控制，而這一熱交換過(guò)程由于受到存在的包括地形與朝向、緩沖層植被積雪或有機(jī)層覆蓋以及淺層地表物理性質(zhì)等多項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的局地因素的影響而變得更為復(fù)雜，其中各局地因素之間的相互關(guān)系如上圖1（b）所示。

對(duì)于青藏高原來(lái)說(shuō)，由于該地區(qū)冬季比較干燥而且降雪較少等原因，鐵路路基也很少會(huì)出現(xiàn)被積雪覆蓋的狀況，同時(shí)該地表區(qū)域也不存在有機(jī)覆蓋層，所以該地區(qū)緩沖層中的有機(jī)覆蓋層和積雪覆蓋層對(duì)于淺層地溫的影響不是很大，甚至可以忽略。同青藏高原地區(qū)不同，在極地凍土區(qū)尤其是一些不連續(xù)的多年凍土區(qū)域中，緩沖層中的有機(jī)覆蓋層和積雪覆蓋層對(duì)于地溫以及活動(dòng)層厚度的影響卻尤為顯著。所以，鐵路路基的修筑以及對(duì)于淺層地溫的熱擾動(dòng)等也主要是由路基填筑和邊坡朝向的改變、淺層土體物理性質(zhì)的改變以及植被移除等多項(xiàng)因素所造成。

另外，通過(guò)對(duì)高平原以及兩道溝斷面的分析研究表明，路基陰陽(yáng)皮面在接受太陽(yáng)輻射方面的差異，即路基邊坡效益，造成了路基淺層地溫分布不均勻以及天然場(chǎng)地和鐵路路基淺層地溫的顯著差異。路基邊坡熱效應(yīng)，能夠使邊坡陰陽(yáng)面出現(xiàn)高達(dá)1.2攝氏度的溫度差，在冬季該溫度差異更為顯著，可達(dá)2.5攝氏度。上述溫度差異的季節(jié)性變化也是由太陽(yáng)高度角的季節(jié)性變化所造成。

二、鐵路路基多年凍土上限變化分析

從鐵路路基多年凍土的熱狀況來(lái)看，路基填筑工作就是相當(dāng)于在其原有的基礎(chǔ)上又加設(shè)了一層熱阻，而熱阻的保暖和保冷作用的強(qiáng)弱之比，也將對(duì)鐵路路基的下部?jī)鐾恋販匾约皟?nèi)部多年凍土上限的變化產(chǎn)生直接的影響；另外，由于天然場(chǎng)地淺層地溫同路基地溫相差比較大，而且在內(nèi)部含水量方面天然場(chǎng)地活動(dòng)層要明顯高于路基，所以在凍土上限埋深方面，路基要明顯高于天然層（表1），在低溫多年凍土區(qū)域，路基上限埋深和天然活動(dòng)層上限埋深平均值和差值分別為1.78米和0.93米，而在高溫多年凍土區(qū)該差異更為明顯，平均值和差值分別為3.68米和1.76米。除此之外，不管是普通路基還是塊石路基，其右路肩下凍土埋深要明顯小于左路肩下凍土埋深；路基多年凍土埋深的不對(duì)稱(chēng)分布也正是路基邊坡效應(yīng)的最直接反映。

三、路基熱狀況對(duì)其后變化的響應(yīng)分析

（一）天然狀態(tài)下多年凍土地溫變化

現(xiàn)階段，青藏鐵路沿線(xiàn)的地溫凍土區(qū)多年凍土對(duì)于氣候變化的主要相應(yīng)也都是體現(xiàn)在了凍土升溫方面，其中多年凍土厚度變化不是很大，而多年凍土上限下降速度較小。而在高溫凍土區(qū)，多年凍土上限的快速下降，是對(duì)該區(qū)域凍土對(duì)氣候變化響應(yīng)的集中體現(xiàn)，其中多年凍土厚度比較小，而且凍土地溫上升緩慢?？傊褪牵瑢?duì)于不同地溫分布區(qū)域的多年凍土溫度上升也會(huì)有所不同。

（二）普通路基下的多年凍土地溫變化

對(duì)于普通路基而言，由于受到工程施工的擾動(dòng)以及多年凍土上限提升等多方面因素的影響，使得路基淺層凍土地溫相比天然活動(dòng)層地溫要高，同時(shí)又由于路基邊坡效應(yīng)的存在也導(dǎo)致了路基左、右路肩溫度分布的不對(duì)稱(chēng)。氣候變化對(duì)于普通路基下的凍土地溫變化產(chǎn)生了直接的影響。

（三）塊石路基下的多年凍土地溫變化

目前，路基下深度凍土低溫主要受到了塊石路基的冷卻降溫效果的控制，同時(shí)由于路基邊坡效應(yīng)的影響，直接導(dǎo)致路基在陰陽(yáng)坡面地溫的出現(xiàn)了顯著差異。路基下部多年凍土對(duì)于氣候變化的響應(yīng)，塊石路基的降溫效果發(fā)出了一定的調(diào)整性作用。低溫多年凍土區(qū)，由于塊石路基的顯著降溫效果使得氣候變化對(duì)地溫的影響得到了有效地降低；而對(duì)于高溫多年凍土區(qū)而言，由于淺層多年凍土的降溫以及塊石路基多年凍土上限的不斷上升，消耗了大量的路基下部深層凍土低溫儲(chǔ)冷量，由此也導(dǎo)致氣候變化對(duì)于多年凍土地溫的影響更加明顯。

四、結(jié)論

針對(duì)路基下部多年凍土地溫分布的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，要給予充分的關(guān)注。在塊石路基修筑完成后，其下部多年凍土上限得到了明顯的抬升而且相比于陽(yáng)坡路肩，陰坡路肩的抬升幅度更為明顯；而普通路基修筑完成后，當(dāng)年平均氣溫低于0.6攝氏度時(shí)，地區(qū)下部多年凍土上限均會(huì)得到一定程度的抬升，而當(dāng)年平均氣溫高于0.6攝氏度時(shí)，該地區(qū)的凍土上限則呈現(xiàn)出了一定的下降趨勢(shì)，其中陽(yáng)坡路肩表現(xiàn)更為顯著。其次，低溫凍土區(qū)多年凍土對(duì)于氣候變化的相應(yīng)主要集中體現(xiàn)在了凍土的升溫過(guò)程中，而高溫凍土區(qū)凍土對(duì)于氣候變化的響應(yīng)則主要體現(xiàn)在了凍土上限的下降方面。

參考文獻(xiàn)

[1]馬巍，穆彥虎，李國(guó)玉，吳青柏，劉永智，孫志忠.多年凍土區(qū)鐵路路基熱狀況對(duì)工程擾動(dòng)及氣候變化的響應(yīng)[J].中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2013，03：478-489.

作者簡(jiǎn)介

張萬(wàn)虎，男，1973-9，甘肅省武威市人，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：高級(jí)工程師，研究方向：路基工程。