季冻区路基冻胀特性研究及预警分析
发布时间：2021-10-16 19:03
随着我国经济的飞速发展及“一带一路”战略的提出,高等级公路网络将不断建设和完善,加之早期修建的道路也相继进入养护期,其防灾减灾工作被提升到前所未有的重要地位。而路基作为道路的重要组成部分,与路面共同承担着上部荷载,其强度、稳定性将直接影响道路的使用性能。然而,受季冻区冬冷夏热、年温差大的特殊气候条件影响,路基的冻胀无疑会对道路的安全运营造成巨大威胁。本文以黑龙江省有代表性的季冻区道路为例,分别选取黏土、粉质黏土和中砂土为研究对象,基于多元线性回归和层次分析等方法,构建考虑含水率、温度、土质条件及压实度的冻胀率预测模型;分析冻胀各影响因素的权重;并利用Arc GIS软件进行冻胀预警系统的设计,实现了灾害的预警及可视化显示。主要研究工作如下:（1）分析并指出现行冻胀规范仅考虑含水率和土质条件的局限性,明确了含水率、温度、土质条件和压实度为路基冻胀的主要影响因素。通过回归分析,构建了考虑上述四种因素耦合下的冻胀率计算模型。（2）采用层次分析法,分析得到土质条件、含水率、温度及压实度在路基冻胀中的权重配比。该方法改进了以往因冻胀率计算公式中各参数量纲不同,难以确定其对冻胀影响权重的不足,使分析...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土样变量视图数据库
图 2-5 土样数据视图数据库Fig. 2-5 Database for soil properties接下来采用多元线性回归进行分析，由上述分析知，对于 1＃、2＃和 3＃土样，冻胀率与其含水率、温度及压实度均存在较好的线性关系且各影响因素间相互耦合。若考虑含水率、温度、土质条件、压实度四因素之间的耦合作用，可建立四元线性回归模型如下式（2-2）：m0- + +Ra b T c s dRη ω ω λ = × + 均（2-2）式中：η 为路基的平均冻胀率，%；Rm为调查区域近 50 年最大年降水量，mm；R均为调查区域年均降水量，mm；ω 为调查土样的含水率，%；ω0为调查土样的起始冻胀含水率，%；λ 为系数；T 为温度，℃；s 为路基压实度，%；a、b、c、d 为系数。本文根据上述试验数据及哈尔滨自 1962-2011 近 50 年的降水变化规律[61]，进行四因素耦合下新冻胀率计算公式的拟合，各参数详见表 2-8 所示。
第4章 冻胀预警系统的设计季冻区路基的冻胀问题普遍且广泛存在。在自然环境下，由于季冻区特殊的气候条件影响，在含水率、温度、土质条件及压实度等因素的不断变化下，路基的冻胀呈不可预见式发展[63]。现有研究表明，季冻区路基的冻胀已对季冻区道路造成了严重重害，政府每年要耗费大量的人力物力及财力用于重建或修复因冻胀而引发的道路灾害，冻胀问题给国民经济带来巨大损失，如图 4-1a)-b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]季冻区水热变化引起的路基冻胀翻浆研究[J]. 毛雪松,王莉云,达瓦泽仁,扎拉次仁,张海宁,李汶霖,黄喆,朱凤杰,刘龙旗. 中外公路. 2017(01)
[2]硫酸盐渍土水-盐-热-力四场耦合理论模型[J]. 冯瑞玲,蔡晓宇,吴立坚,张益铭. 中国公路学报. 2017(02)
[3]季节性冰冻地区公路路基冻胀融沉过程规律研究[J]. 郑宪,李明宝,阎梦晴,于司杭. 科学技术与工程. 2016(03)
[4]季冻区路基填料冻胀特性的试验研究[J]. 赵海云,胡东. 公路交通科技(应用技术版). 2016(01)
[5]路基冻胀影响因素数值模拟分析[J]. 孙超,邵艳红,周艳生. 低温建筑技术. 2015(12)
[6]阿拉尔盐渍土路基盐-冻胀破坏机理的研究[J]. 张灵通,李寿宁,罗雪宁,王猛. 施工技术. 2015(S2)
[7]我国季节性冻土区公路路基冻害及其防治研究进展[J]. 武立波,祁伟,牛富俊,牛永红. 冰川冻土. 2015(05)
[8]高寒地区涵洞路基多场耦合的非线性分析[J]. 孙文,吴亚平,蔺鹏臻. 铁道工程学报. 2015(07)
[9]季节冻土区高速铁路路基冻胀监测系统及冻胀规律研究[J]. 王春雷,张戎垦,赵晓萌,周勇军. 冰川冻土. 2014(04)
[10]季冻区路基冻胀影响因素分析及防治措施研究[J]. 程培峰,林宏. 山西建筑. 2014(14)
博士论文
[1]季冻区道路冻胀翻浆机理及防治研究[D]. 谷宪明.吉林大学 2007
硕士论文
[1]西部季冻区路基土冻胀破坏机理及防治技术研究[D]. 吴腾飞.大连海事大学 2014
[2]吉林省季冻区公路冻胀调查与工程对策[D]. 姚冠宇.大连海事大学 2014
[3]季冻区路基土冻胀特性及评价指标体系研究[D]. 尹传军.东北林业大学 2014
[4]考虑极端气候的季冻区道路结构温度场分布规律研究[D]. 张锐.哈尔滨工业大学 2012
[5]吉林省路基土冻胀病害调查与分析[D]. 汪滨滨.哈尔滨工业大学 2012
[6]季节性冰冻路基病害及防治措施研究[D]. 张冬青.吉林大学 2008
本文编号：3440338
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土样变量视图数据库
图 2-5 土样数据视图数据库Fig. 2-5 Database for soil properties接下来采用多元线性回归进行分析，由上述分析知，对于 1＃、2＃和 3＃土样，冻胀率与其含水率、温度及压实度均存在较好的线性关系且各影响因素间相互耦合。若考虑含水率、温度、土质条件、压实度四因素之间的耦合作用，可建立四元线性回归模型如下式（2-2）：m0- + +Ra b T c s dRη ω ω λ = × + 均（2-2）式中：η 为路基的平均冻胀率，%；Rm为调查区域近 50 年最大年降水量，mm；R均为调查区域年均降水量，mm；ω 为调查土样的含水率，%；ω0为调查土样的起始冻胀含水率，%；λ 为系数；T 为温度，℃；s 为路基压实度，%；a、b、c、d 为系数。本文根据上述试验数据及哈尔滨自 1962-2011 近 50 年的降水变化规律[61]，进行四因素耦合下新冻胀率计算公式的拟合，各参数详见表 2-8 所示。
第4章 冻胀预警系统的设计季冻区路基的冻胀问题普遍且广泛存在。在自然环境下，由于季冻区特殊的气候条件影响，在含水率、温度、土质条件及压实度等因素的不断变化下，路基的冻胀呈不可预见式发展[63]。现有研究表明，季冻区路基的冻胀已对季冻区道路造成了严重重害，政府每年要耗费大量的人力物力及财力用于重建或修复因冻胀而引发的道路灾害，冻胀问题给国民经济带来巨大损失，如图 4-1a)-b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]季冻区水热变化引起的路基冻胀翻浆研究[J]. 毛雪松,王莉云,达瓦泽仁,扎拉次仁,张海宁,李汶霖,黄喆,朱凤杰,刘龙旗. 中外公路. 2017(01)
[2]硫酸盐渍土水-盐-热-力四场耦合理论模型[J]. 冯瑞玲,蔡晓宇,吴立坚,张益铭. 中国公路学报. 2017(02)
[3]季节性冰冻地区公路路基冻胀融沉过程规律研究[J]. 郑宪,李明宝,阎梦晴,于司杭. 科学技术与工程. 2016(03)
[4]季冻区路基填料冻胀特性的试验研究[J]. 赵海云,胡东. 公路交通科技(应用技术版). 2016(01)
[5]路基冻胀影响因素数值模拟分析[J]. 孙超,邵艳红,周艳生. 低温建筑技术. 2015(12)
[6]阿拉尔盐渍土路基盐-冻胀破坏机理的研究[J]. 张灵通,李寿宁,罗雪宁,王猛. 施工技术. 2015(S2)
[7]我国季节性冻土区公路路基冻害及其防治研究进展[J]. 武立波,祁伟,牛富俊,牛永红. 冰川冻土. 2015(05)
[8]高寒地区涵洞路基多场耦合的非线性分析[J]. 孙文,吴亚平,蔺鹏臻. 铁道工程学报. 2015(07)
[9]季节冻土区高速铁路路基冻胀监测系统及冻胀规律研究[J]. 王春雷,张戎垦,赵晓萌,周勇军. 冰川冻土. 2014(04)
[10]季冻区路基冻胀影响因素分析及防治措施研究[J]. 程培峰,林宏. 山西建筑. 2014(14)
博士论文
[1]季冻区道路冻胀翻浆机理及防治研究[D]. 谷宪明.吉林大学 2007
硕士论文
[1]西部季冻区路基土冻胀破坏机理及防治技术研究[D]. 吴腾飞.大连海事大学 2014
[2]吉林省季冻区公路冻胀调查与工程对策[D]. 姚冠宇.大连海事大学 2014
[3]季冻区路基土冻胀特性及评价指标体系研究[D]. 尹传军.东北林业大学 2014
[4]考虑极端气候的季冻区道路结构温度场分布规律研究[D]. 张锐.哈尔滨工业大学 2012
[5]吉林省路基土冻胀病害调查与分析[D]. 汪滨滨.哈尔滨工业大学 2012
[6]季节性冰冻路基病害及防治措施研究[D]. 张冬青.吉林大学 2008
本文编号：3440338
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3440338.html
