为什么冻土是建设青藏铁路的最大挑战

2006年7月1日，西宁至拉萨的青藏铁路全线试运营，结束了西藏无铁路的历史。青藏铁路格尔木至拉萨段是世界上通过永久冻土区最长的高原铁路，有长达550千米的线路位于永久冻土区。一直以来，冻土问题都是建设高原铁路的世界性难题，更是建设青藏铁路的最大挑战，这一切还要从冻土的性质说起。

穿越冻土区的青藏铁路

冻土是在寒冷地区形成的、含有冰的一种特殊的土体，其结构、性质与一般的土壤有很大不同。冻土按其存在时间的长短可分为短时冻土、季节性冻土和永久冻土。其中，永久冻土并不是永远都不会融化的冻土，而是在夏季温度较高的时期，只会在表层发生部分融化，而下部仍然处于冻结状态的冻土；季节性冻土在夏季则会完全融化。冻土的特征主要和它所含有的冰有关，冰的体积比相同质量的水要大，因此冻土在融化时由于冰变成了水，体积变小而使表面下沉，称为“融沉”；而在冻结时水又变成了冰，冻土会因体积变大而胀起，称为“冻胀”。含冰量高的冻土冻胀时体积会发生很大的变化，会在地面突起形成一个小山丘，称为“冻胀丘”，高度可达到十几米甚至几十米。想象一下，在平坦的青藏铁路之下，突然鼓起一个十几米高的小山丘，那将会是何等的惊悚。即便是仅仅几米的变化也会对铁路的运行造成很大的危害。而融沉的危害比冻胀更加严重，它往往会使冻土变得像稀泥一样，失去承重能力，在这样的地方火车如何能够行驶？

冻胀丘

冻土融冻泥流

青藏铁路所通过的冻土区又有着其独特性，因而挑战更大。冻土的性质同温度密切相关，按冻土的年平均地温可分为高温极不稳定冻土、高温稳定冻土、低温基本稳定冻土和低温稳定冻土四种类型。青藏铁路所穿过的青藏高原冻土区的地表温度较高，接近于0℃，高温极不稳定冻土区约占整个冻土区的36.6%。因而，那里的冻土对温度的变化就非常敏感，稍微有一点点的温度变化就会导致冻土发生冻胀或融沉而引起体积变化，进而使地表形态发生变化，对路基、桥涵和隧道都会造成严重的破坏。近年来，随着全球变暖，青藏高原地区的温度也在升高，这就进一步加剧了该地区冻土的不稳定性。

中国科学家和铁路人并没有气馁。通过积极探索，他们提出冷却路基、主动保护冻土的新思路，成功解决了这一世界性难题。（何鑫）

【微博士】冻土稳定性分类

冻土的稳定性与温度密切相关，根据冻土区的年平均地

温可以将冻土分为四类：

高温极不稳定冻土：年平均地温为-0.5～0℃；

高温稳定冻土：年平均地温为-1.0～-0.5℃；

低温基本稳定冻土：年平均地温为-2.0～-1.0℃；

低温稳定冻土：年平均地温低于-2.0℃。