青藏公路多年冻土区热棒路基变形监测及理论分析

发布时间：2021-12-22 12:34

　　针对青藏公路多年冻土区路基的开裂及沉陷现象,本文首先对青藏公路开心岭地区普通路基和楚玛尔河地区热棒路基分别进行了地温和变形监测,根据监测结果,对比分析了路基变形特点及其病害发生机理。在此基础上,采用数值方法对高温冻土区不同结构形式的热棒路基进行了水热力耦合计算及分析。得到的结论如下:（1）现场监测结果表明,在高温多年冻土地区,由沥青路面聚热效应导致路面以下的冻土上限显著降低,但采用热棒措施可抬高冻土上限、降低土体温度,确保多年冻土的稳定。在高温冻土区,多年冻土的蠕变对路基的变形有较大影响。（2）对于开心岭地段路基,路基面中间位置以下多年冻土上限埋深较两侧的大,路基下冻土上限形状呈“凹”形分布;当高温冻土发生蠕变较大时,在土体自重和外部车辆荷载作用下,土体内部将发生剪切破坏,从而使路面产生不均匀变形、下沉开裂及路面倾斜等病害。（3）对于楚玛尔河地段的路基,在热棒作用范围内多年冻土上限有明显抬升,导致路基面下多年冻土上限呈“凸”形分布;在高温冻土蠕变过程中上限以上土体将沿“凸”形的坡面向两侧产生滑移趋势,当相对滑动变形较大时,将导致路面出现拉裂或下沉变形等病害。（4）数值模拟结果表明:对于... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多年冻土地区路基病害特点
        1.2.2 多年冻土地区路基病害理论研究
        1.2.3 多年冻土地区路基病害防治措施
    1.3 论文研究的主要内容及方法
        1.3.1 多年青藏公路路基的温度场及变形监测分析
        1.3.2 多年冻土区热棒路基的水热力三场耦合模型的建立
        1.3.3 不同结构形式路基的变形特性数值模拟
    1.4 研究目标及技术路线
2 青藏公路多年冻土区路基变形监测及结果分析
    2.1 现场监测装置布设
        2.1.1 开心岭地段路基
        2.1.2 楚玛尔河地段路基
        2.1.3 变形及温度的监测方法
    2.2 结果分析
        2.2.1 开心岭地段
        2.2.2 楚玛尔河地段
    2.3 本章小结
3 多年冻土区路基水热力三场耦合理论及计算模型
    3.1 路基冻融的多场耦合原理及模型研究
        3.1.1 基本假设
        3.1.2 水热耦合理论
        3.1.3 变形计算
    3.2 热棒路基的水热耦合模型的建立
        3.2.1 物理场方程
        3.2.2 计算模型
        3.2.3 初始和边界条件
        3.2.4 计算参数
    3.3 热棒路基变形场的模型及参数
        3.3.1 融沉模型
        3.3.2 边界条件及材料参数
    3.4 本章小结
4 多年冻土区不同结构路基水热力耦合计算及分析
    4.1 普通路基计算结果及分析
        4.1.1 温度场特征
        4.1.2 水分场特征
        4.1.3 变形特征
    4.2 护道路基
        4.2.1 温度场特征
        4.2.2 水分场特征
        4.2.3 变形特征
    4.3 单棒竖置式路基
        4.3.1 温度场特征
        4.3.2 水分场特征
        4.3.3 变形特征
    4.4 单棒斜置式路基
        4.4.1 温度场特征
        4.4.2 水分场特征
        4.4.3 变形特征
    4.5 双棒竖置式路基
        4.5.1 温度场特征
        4.5.2 水分场特征
        4.5.3 变形特征
    4.6 双棒斜置式路基
        4.6.1 温度场特征
        4.6.2 水分场特征
        4.6.3 变形特征
    4.7 不同结构形式路基融沉变形对比分析
    4.8 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要研究工作与结论
    5.2 展望与不足
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]季节冻土区铁路路基冻胀研究进展[J]. 曹元兵.  铁道工程学报. 2017(04)
[2]青藏工程走廊楚玛尔河高平原区路基边界温度特征[J]. 胡达,喻文兵,易鑫,韩风雷.  冰川冻土. 2016(05)
[3]高原冻土区既有公路病害特征和融沉变形分析[J]. 李金平.  路基工程. 2016(04)
[4]青藏铁路多年冻土区润湿地段斜坡路基温度与变形分析[J]. 张明礼,温智,薛珂,陈良致,李德生,高樯.  岩石力学与工程学报. 2016(08)
[5]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)
[6]冻土水热耦合方程及数值模拟研究[J]. 白青波,李旭,田亚护,房建宏.  岩土工程学报. 2015(S2)
[7]基于水热变化的青藏公路路基纵向裂缝现场测试及成因分析[J]. 毛雪松,陈燕琴,樊宇朔,杨锦凤.  西安理工大学学报. 2014(03)
[8]上边界条件对多年冻土地温场数值模拟结果的影响分析[J]. 曹元兵,盛煜,吴吉春,李静,宁作君,胡晓莹,冯子亮,王生廷.  冰川冻土. 2014(04)
[9]青藏铁路多年冻土区热棒路基的冷却效果三维有限元分析[J]. 田亚护,刘建坤,沈宇鹏.  岩土工程学报. 2013(S2)
[10]沥青路面冻土路基的水分积累过程分析[J]. 张中琼,吴青柏,温智,刘永智,陆子建.  中国公路学报. 2013(02)

博士论文
[1]高原多年冻土区公路路基稳定及预测技术研究[D]. 汪双杰.东南大学 2005
[2]多年冻土地区路基纵向裂缝形成机理及处治对策研究[D]. 裴建中.长安大学 2004

硕士论文
[1]多年冻土区青藏公路楚玛尔河段路基沉降变形研究[D]. 隗新宇.北京交通大学 2015
[2]多年冻土块石通风路基温度场数值模拟与分析[D]. 叶学民.长安大学 2005



本文编号：3546392