高水位季冻区砂土路基工程环境变化特征研究

发布时间：2017-07-07 15:09

  本文关键词：高水位季冻区砂土路基工程环境变化特征研究

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【摘要】：我国东北季节性冻土区的在建和已建铁路路基都不可避免地面临着冻害难题,掌握路基工程环境变化特征,可为研究深季节冻土区路基的冻害成因提供分析依据。本文以火石岗至渤海铁路项目为依托,在辽宁台安段选择了高低两个粉砂土路基试验断面,通过现场监测,对高水位季冻区粉砂土路基工程环境中温度、含水率、地下水位、路基表面沉降变形开展了现场试验研究,得到以下结论。(1)路基表层土体温度受外界大气温度影响较大;温度受外界气温的影响随路基深度地增加而逐渐减弱。另外,受横向热差异影响,路基阴阳坡两侧温度分布状态不平衡,可能引发铁路路基的不均匀沉降变形。(2)由于路基浅表层土体受温度、降水等外界条件影响很大,并且受冻深处水分的迁移积聚的影响,含水率在离路基表面深度0~1.0 m范围内(即冻深处附近)分布不均匀;在深度1.5~2.5 m范围内含水率,变化波动不大,相对稳定;在深度2.5~3.5 m之间土体含水率增长幅度很大,比较离散。水分迁移积聚现象在路基土体最大冻深处比较显著。因此,在水分迁移积聚显著的冻深部位附近设置防水隔离层以及修建完善的路基表面排水系统很有必要。(3)水位涨幅的大小跟降水量的大小有关:降水量大,地下水位上升幅度相对较大,反之则相对较小;水位动态在监测期间随季节的改变而变化:9~12月进入枯水期,水位以下降为主,下降幅度为0.183~0.186 m。12月~3月水位有较小幅度的降低,下降幅度为0.052~0.057 m。(4)路基两侧沉降变形受路基阴阳坡效应影响会出现差异性,沉降变形差随路堤高度的增加而增大。在监测期间,高路堤(7.39 m)的左右路肩最大冻胀量差为2.79 mm,低路堤(4.22 m)的左右路肩最大冻胀量差为1.81 mm。高路堤左右路肩冻胀沉降差比低路堤左右路肩冻胀沉降差大0.98 mm。由于阴阳坡效应影响,路基高度越大,路基两侧沉降差也越大,它是引发路基不均匀冻胀变形的主要因素。此外,温度和水是引起路基土体冻胀的重要因素。
【关键词】：季节性冻土 粉砂土 路基 含水率 温度场 地下水位
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 冻土区路基工程国内外现场监测研究概况9-10
• 1.2.2 冻土路基温度场的研究10
• 1.2.3 冻土路基水分子迁移积聚研究10-11
• 1.2.4 冻土路基冻胀融沉变形规律研究11-12
• 1.3 研究目的及意义12-13
• 1.4 研究内容、思路及方法13-15
• 1.4.1 研究内容13-14
• 1.4.2 研究思路及方法14-15
• 第二章 路基工程概况及监测系统概述15-21
• 2.1 工程概况15-16
• 2.1.1 线路概况15
• 2.1.2 试验段工程概况15-16
• 2.2 路基工程环境的自然特征简述16-17
• 2.2.1 地质特征16
• 2.2.2 水位特征16-17
• 2.2.3 气象特征17
• 2.3 现场监测系统概述17-20
• 2.3.1 温度采集系统概述17-18
• 2.3.2 含水率采集系统概述18-19
• 2.3.3 地下水位监测系统概述19-20
• 2.3.4 路基表面沉降观测系统概述20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 现场试验监测方案与数据采集方法21-35
• 3.1 路基温度测试方案布设和数据采集21-26
• 3.1.1 路基温度测试方案21-25
• 3.1.2 路基温度测试的数据采集25-26
• 3.2 路基含水率采集方案布设与数据采集26-30
• 3.2.1 路基含水率采集方案26-29
• 3.2.2 路基含水率监测的数据采集29-30
• 3.3 地下水位监测方案布设与数据采集30-31
• 3.3.1 地下水位监测方案30
• 3.3.2 地下水位监测的数据采集30-31
• 3.4 路基表面沉降观测方案布设与数据采集31-32
• 3.4.1 路基表面沉降观测方案31-32
• 3.4.2 路基表面沉降变形的数据采集32
• 3.5 监测试验的频率及周期32-33
• 3.6 监测试验精度保障措施33-34
• 3.6.1 路基沉降观测试验精度保障33
• 3.6.2 路基温度监测试验精度保障33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第四章 监测数据的整理分析35-53
• 4.1 路基本体温度的变化规律35-42
• 4.2 路基本体含水率变化规律42-46
• 4.3 地下水位变化动态特征46-48
• 4.4 路基表面沉降变形规律48-50
• 4.5 本章小结50-53
• 第五章 结论与展望53-56
• 5.1 结论53-54
• 5.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文60

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本文编号：530702