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世界上第一个冻土观测站-创新成就

       基于青藏铁路格尔木至拉萨段存在高原多年冻土的世界性难题,从20世纪50年代后期,铁道部原基建总局所属高原铁路科学技术研究所(现中国铁路工程总公司西北科学研究院的前身之一)就投入艰苦、持久的科学研究,两次沿青藏公路进行野外考察,重点考察了多年冻土边缘地带的西大滩至昆仑山垭口和多年冻土腹部地带的风火山前后的冻土分布、发展特征、地质地貌条件、不良地质现象、人为活动的影响等项目,实测了风火山地区万分之一地形图,编制了综合冻土图以及地质地貌、植被等剖面图,编写了冻土野外考察报告,揭开了冻土区铁路建设科研的第一页。

       多年冻土是地质历史与气候的产物,它的稳定性与自然界存在一种动态平衡,气候、地形地貌、人为活动的变迁,都会对它产生影响。要在该区筑路,首先就要摸清冻土条件以及它的发展变化规律。1961年,中国铁路工程总公司西北科学研究院(下称西北院)负责在多年冻土腹部地区海拔4750米的风火山北麓,建立了我国第一座也是世界上唯一的一座全年值守的高原多年冻土定位观测站,开展高原气象、深层地温、太阳辐射、不同下垫面影响、热导、力学参数等项目的长期监测和试验路基、涵洞、挡墙、房屋等工程建筑物热动态变化和稳定性的观测。40多年来,西北院几代观测研究人员日夜值守在荒无人烟、高寒缺氧、物质条件极其匮乏的雪域高原,即使在局势动荡的“文革”期间也没有间断过,获得了1200多万个涵盖高原冻土区各种气象条件和地温资料的数据,为取得29项青藏铁路冻土科研成果提供了宝贵的第一手资料。

       20世纪60年代初,西北院配合铁道兵8510部队,在风火山青藏铁路原定测线路200米段内(现线路改由西坡穿风火山隧道通过),修建了各长15米、填高分别为0.8米和1.0米的粘砂土试验路堤两座;长40米的低边坡草皮粘砂土保温防护试验路堑一座,并负责稳定性、冻土上限变化等防护效果的观测和分析,这是我国在高原冻土区专为试验研究而修建的第一处实体路基试验工程。通过试验,提出了设计原则的应用、路基断面形式、排水设施的布设等意见,总结了施工季节、施工方法、施工机具选择等方面的经验和教训,同时还提出了高原医疗卫生及劳动保护问题。该院还于1962年暖季在该区修建了草皮粘砂土、沙夹草根和天然土三种不同填料的模拟路堤,观测在人为覆盖物影响下冻土上限的变化,进一步探讨厚层地下冰地区路堤的最小填筑高度问题。这是我国高原冻土区第一次探讨边坡保温层的设置方法和合理厚度问题,也是第一次提出了该区路堤最小填筑高度问题,为以后陆续开展的深入研究奠定了基础。

       为了探索新的边坡防护类型,1966年6月,西北院和铁一院联合在风火山东大沟南坡厚层地下冰地层修筑了长57米的试验路堑,采取了平砌草皮护坡、浆砌片石护墙和麦草夹芯保温结构三种边坡防护措施。经过一个冻融循环的观测,验证了三种结构形式的优劣,积累了一批数据,提高了对边坡保温稳定影响因素的认识。


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