新型筏板路基在高纬度岛状冻土地区的应用研究

发布时间：2020-07-06 13:55

【摘要】：高纬度岛状冻土区的冻土具有分布不连续、冻土层厚度较小、对温度和水分极其敏感等特点,这使得该地区道路面临着冻胀、融沉与翻浆等路基病害,不利于行车的舒适与安全。本文在收集前人研究资料的基础上,分析了现有冻土路基处治措施的应用效果;结合筏板基础在建筑中的应用,考虑高纬度岛状冻土的工程特性,提出了新型筏板路基;采用室内试验和数值模拟的方法,系统研究了新型筏板路基的承载机理和变形特性。通过搜集现有资料,总结归纳了高纬度岛状冻土区北黑高速、博牙高速、前嫩高速三条公路典型冻土段的处治措施,考虑冻土厚度和冻土融沉特性等分析了各处治措施的工作原理、处治效果和工程造价等状况,分析了各种处治措施的局限性。考虑筏板在减小地基的不均匀沉降方面效果较好,结合筏板基础在房屋建筑领域的应用,提出了新型筏板路基结构,该结构主要包括:应力扩散层和新型筏板加固层。为了分析新型筏板对土体承载特性的影响,研发了新型筏板路基的室内承载特性试验装置,进行加筏板模型土体和不加筏板模型土体的承载变形特性试验。结果表明:新型筏板模型能够较好的分担上部土体传递下来的荷载,协调不均匀变形;在高应力作用下,筏板模型土柱较无筏板模型土柱的沉降减小了2.5mm,相比无筏板模型降低了17%;在冻胀过程中,筏板模型对于土体冻胀变形影响并不大。进行加筏板模型土体的冻胀融沉与未冻胀融沉试验,分析了冻胀融沉作用对筏板模型沉降变形特性的影响,结果表明:冻胀融沉会使土体会变得更加松软,土体的整体承载能力降低,虽然此时新型筏板模型可以分担更大的荷载,但经历过冻胀融沉土体的沉降仍要比未经过冻胀融沉土体的沉降大8mm左右。应用有限差分软件对室内筏板模型试验进行数值模拟,发现模拟得到的沉降、冻胀变形与试验结果具有较高的吻合度。进一步分析土压力、沉降变形云图,表明筏板模型在协调土体的不均匀变形方面具有显著的效果。以S308线为依托,模拟新型筏板路基和普通路基的施工和运营过程,计算了路基沉降变形,发现新型筏板可以显著降低施工及运营过程中的路基沉降;对比分析了不同筏板尺寸下路基的沉降变形,结果表明在相同截面面积下,随着筏板高度的增加,路基沉降变形逐渐减小。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.1
【图文】：

伊尔施至柴桥公路地理位置

新型筏板示意图

中国冻土分布图

【参考文献】

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本文编号：2743724