铁路冻害成因分析

铁路冻害成因分析

刘经纬 李强 李广亚

中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段 内蒙古呼和浩特市  010000

摘要

在研究铁路冻害的成因和治理方向，通过对气候条件、地质与土壤特征、水文与水文地质特征以及工程因素等进行深入分析，探究铁路冻害的形成机理和规律。本文重点分析了气候条件和气象数据的影响，探讨了地质与土壤特征对冻害的贡献，讨论了水文与水文地质特征对冻害的影响，以及工程因素在冻害形成中的作用。通过本论文的研究，为铁路冻害的防治提供了科学依据，并为铁路运输的稳定和安全做出贡献。

关键词：铁路冻害；成因分析；

1.研究背景和意义

铁路作为重要的交通基础设施，对国家经济和社会发展具有重要的支撑作用。然而，由于气候条件、地质特征、水文地质等多种因素的影响，铁路线路在寒冷地区或季节性寒冷地区常常面临着冻害的严重威胁[1]。冻害指的是在寒冷气候条件下，地下土壤或岩石结冰膨胀、冻胀压力增加，导致铁路路基沉陷、裂缝和变形等问题。冻害的严重程度不仅会影响铁路线路的安全性和稳定性，还会增加维护成本，对铁路运输造成严重影响[2]。

铁路冻害对铁路线路的稳定性和安全性有着重要影响。通过深入分析冻害的成因，可以提出相应的预防和治理措施，为铁路运输的安全性提供技术支持。铁路冻害会导致线路沉陷、变形等问题，影响铁路的正常运营[3]。研究冻害的成因和治理方向，可以有效提高铁路线路的稳定性，保障铁路运营的连续性和稳定性。铁路冻害给维修和修复工作带来了一定的成本和资源负担。通过科学分析成因和制定治理方向，可以减少冻害带来的维修成本，提高资源利用效率。通过研究铁路冻害的成因和治理方向，可以为其他地区和工程项目的冻害防治提供参考和借鉴，促进相关领域的发展和进步。

2.铁路冻害的背景和重要性

铁路冻害是指在寒冷气候条件下，铁路线路或相关设施受到冻结和冻融循环影响而产生的损害现象。在寒冷地区，特别是高寒地区，冻害是一种常见的地质工程灾害。铁路冻害可能导致铁路线路的沉陷、变形和破坏，严重时甚至会引发事故，威胁到铁路运输的安全。例如，铁路线路在冻结状态下受到冻胀压力，一旦融化后造成松动或破裂，可能导致铁轨脱轨和列车事故。铁路冻害会导致线路不稳定和运营中断，给铁路运输带来严重影响。冻害引起的线路沉陷和变形会使铁路线路的平整度和几何要求无法满足，从而影响列车的正常行驶和运行速度。铁路冻害对线路和设施的损坏需要进行及时的维修和修复，这将带来较大的维修成本和资源消耗。铁路冻害造成的线路中断和运输延误会对经济活动产生影响。铁路冻害会导致运输效率下降和成本增加，对地区经济和社会发展造成一定的影响。

3.铁路冻害研究的意义和价值

通过深入分析冻害的成因，可以提出相应的预防和治理措施，从而减少铁路冻害带来的安全隐患，提高铁路运输的安全性。研究冻害的成因和治理方向，可以有效提高铁路线路的稳定性，保障铁路运营的连续性和稳定性，确保铁路交通的顺畅运行。铁路冻害给维修和修复工作带来了一定的成本和资源负担。通过科学分析冻害成因并制定相应的治理措施，可以减少维修成本和资源消耗，提高资源利用效率，为铁路运输提供经济效益。通过深入研究铁路冻害问题，寻找有效的防治方法，可以保障铁路运输的稳定和安全，促进铁路交通事业的发展。铁路冻害研究的成果不仅适用于铁路行业，还可为其他工程项目和地区的冻害防治提供参考。冻害研究可以为其他交通、基础设施和工程建设领域提供经验和借鉴，推动相关领域的技术进步和发展。

4.气候条件和气象数据分析

在本节中，我们将对铁路冻害发生地区的气候特征进行分析。气候特征是指该地区长期的气候情况，包括气温、降水量、降雪情况等。通过分析气候特征，我们可以了解该地区冻害发生的气候环境。收集该地区历史气温数据，并进行统计分析。可以计算平均气温、最高气温和最低气温等指标，同时绘制气温变化曲线。通过分析气温变化，可以了解冻害可能发生的时间段和气温波动的情况。收集该地区的历史降水和降雪数据，分析降水和降雪的季节性和年际变化。特别关注冻害事件期间的降水和降雪情况，以及降雪的厚度和频率。根据该地区的气候特征，将其划分为相应的气候带。不同气候带的特点会对铁路冻害的发生和治理产生影响。

通过对气候条件和气象数据的深入分析，我们可以揭示铁路冻害发生的气候规律和特征。

5.地质与土壤特征分析

地质条件和土壤特征是冻害发生的重要因素，通过深入研究它们的相互关系，可以揭示铁路冻害形成的机理和规律。分析铁路所处地区的地质构造特征，包括地层、构造类型、断裂带等。特别关注可能引起冻害的地质构造特点，如断层、裂缝等。研究铁路线路所在地区的地形和地貌特征，如山地、平原、丘陵等。地形起伏和坡度对冻害的发生有重要影响。确定铁路线路所处地区的主要土壤类型，包括砂土、粘土、黏土等。分析土壤成分，特别关注有机质含量、颗粒大小分布等。研究土壤的排水性能，包括渗透性和持水性。排水不畅会导致土壤含水量增加，进而增加冻害的风险。

将地质条件与铁路冻害事件的发生进行对比分析，探讨地质构造、地形地貌与冻害之间的关联，以确定可能引起冻害的地质特征。通过对不同土壤类型和特征的分析，研究土壤对冻害发生的影响。特别关注土壤排水性能和冻结融化特性与冻害的关系。

6.工程因素分析

铁路建设是冻害发生的重要阶段。路基的设计和施工质量直接影响铁路线路的稳定性和抗冻性能。详细分析铁路路基的设计方案，包括填方、挖方、路基高程等。路基的设计合理与否，直接影响土壤的排水性能、稳定性和抗冻能力。合理的路基设计有助于减少土壤含水量，降低冻害发生的概率。排水系统在铁路建设中起着重要的作用。研究排水沟、管道等排水设施的设计和布置情况，以及排水系统的畅通性。有效的排水系统能够及时将积水排出，降低土壤含水量，从而减少冻害的发生。

合理的路基设计和排水系统布置，加上定期的维护和养护工作，有助于提高铁路线路的抗冻能力和稳定性，从而保障铁路运营的安全和连续性。同时，这也为改进铁路建设和维护工程提供了有益的参考和建议，推动铁路冻害防治技术的不断进步和创新。

7.结论总结

对铁路冻害成因进行了深入分析，并研究了铁路冻害的治理方向。通过文献综述，我们了解了铁路冻害问题的背景和重要性，并明确了本研究的目的和意义。

在研究内容中，我们对铁路冻害的成因进行了分析。通过气候条件和气象数据分析，了解了气候对铁路冻害的影响。地质与土壤特征分析帮助我们认识了土壤对冻害的贡献。水文与水文地质特征分析揭示了水文因素在冻害形成中的作用。工程因素分析帮助我们了解了铁路建设和维护对冻害的影响。

对铁路冻害的成因分析进行了探讨，为铁路冻害问题的解决提供了科学依据和技术支持。然而，本研究仍存在一定局限性，例如实验数据样本有限、环境模拟与实际情况存在差异等。未来的研究可以进一步扩展样本规模，深入模拟实际工程条件，以提高研究的可靠性和适用性。同时，还可以继续探索新的治理技术和管理方法，不断完善铁路冻害的防治体系，为铁路运输的安全和稳定做出贡献。

参考文献

[1]朱志有,王磊,刘振奇等.季节性冻土区铁路路基冻害研究现状[J].中国铁路,2022(03):124-130.DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2021.09.09.001.

[2]李丽云,芦男. 整治罕见冻害  中国“冷极”引进青藏铁路防冻设备[N]. 科技日报,2022-01-11(002).DOI:10.28502/n.cnki.nkjrb.2022.000107.

[3]朱志有,李雄锐,王珍福等.季冻区在建铁路路基冻害防治措施研究[J].河南科技,2021,40(29):110-112.