多年冻土路基路面结构附加应力分析.pdf

东南大学
硕士学位论文
多年冻土路基路面结构附加应力分析
姓名:钱霞
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:黄晓明
20080220
摘要年冻土区公路修筑成套技术研究》钅勘嗪,主要研究多年冻土地区路基路面结构融我国北方地区和青藏高原有大面积的多年冻土和季节冻土分布,该地区道路结构典型病害是路基的不均匀融沉变形,从而导致路面病害严重。本论文依托交通部西部交通重大科技攻关项目《多沉附加应力。首先,考虑了多年冻土路基的湿度场和温度场的水热耦合作用,推导了冻土非饱和状态下的相变计算公式;利用有限元程序,模拟了青藏公路沿线的实际路基路面结构的温度场。计算结果表明,路基温度场变化过程中,都会出现融土核。其次,根据多年冻土融化固结沉降的原理和多年冻土区建筑物结构的俄罗斯融化沉降量计算法,推导了多年冻土地区路基的融沉计算公式,并利用青藏铁路沿线试验确定了融沉计算所需参数;采用计算了特定温度场条件下的融化沉降量。结果表明,地基表面和路基表面的融化沉降量可用二次曲线表示。再次,将二次融沉曲线作为路面结构的位移边界,采用计算了路面结构的融沉附加应力,并与无融沉时的结构响应进行了比较;针对融沉附加应力的影响因素,如结构垫层、基层、面层、碎石层的材料模量和厚度等进行了敏感性分析。结果表明,影响因素与附加应力基本呈线性关系。最后,结合多年冻土地区路基路面结构的病害,简要分析了病害原因。分析了多年冻土地区合适的路基上下限和多年冻土地区沥青路面结构路基高度的计算值和合适值;提出了考虑冻土路基融沉的合理路面结构组合,为不同融沉、荷载工况下的冻土地区推荐了不同的路面结构类型。关键词:多年冻土;路基路面结构;路基融沉;融沉固结模型;融沉附加应力分析;病害
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研究生签名:牡导师签名期:塑肌研究生签名:蛮鑫期:之§:兰:堑东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发过的材料。与我一同工作的同志对本文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用表示了谢意。复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。
第一章绪论研究背景及选题意义川气候的残留物,从平面分布上分为大片连续多年冻土、不连续的岛状冻土、岛状融区多年冻土。从垂直多年冻土是埋藏于地表以下一定深度的多年不化的含冰土层,属于—种特殊的地质现象,它是古代冰体系上分高山冻土、高纬度冻土。按形成年代分古代ㄆ多年冻土和近代舐叫多年冻土。地球上多年冻土、季节冻土和瞬时冻土区的面积约占陆地面积的一半,其中多年冻土面积占陆地面积的四分之一,我国多年冻土面积仅次于俄罗斯和加拿大,居世界第三位。主要分布于青藏高原及东北大、小兴安岭,总面积共蚱椒椒掷铮颊脊撩婊ァT谡夤憷ǖ亩嗄甓惩恋区,蕴藏着丰富的矿藏、森林和土地资源,由于资源开发的需要,多年冻土区己成为人类生产和生活的场所。由于冻土中冰的存在决定了寒区工程建设独有的特点,如不采取与一般条件不同的特殊措施和方法,则既可能引起多年冻土区工程建筑物运行遭受冻害威胁,也可能造成严重的经济浪费。大量的工程实践表明,冻土地区筑路遇到的主要问题是冻胀和融沉,在季节冻土区主要问题是冻胀,在多年冻土区主要问题是融沉。我国自年在青藏高原冻土区修筑青藏公路始,多年来冻土地区筑路技术取得了很大的进步,为确保青藏公路线肭嗫倒国道通畅,冻土工程科研与技术人员进行了长期研究探索工作,并取得了可喜的科研成果。随着西部大开发战略的推进,国家经济建设向西部倾斜,寒区的大规模开发与资源利用以及民族政策的发展,发展公路交通已是势在必行。一方面目前穿越青藏高原多年冻土区的公路,无论国省道,其公路等级与路面结构均不适应交通需求,青藏公路自世纪年代以来经历了~年的二次改建及~年、~年一、二期整治大修,年虑嗖靥饭こ痰目9じ嵌郧嗖毓诽岢隽烁叩氖褂靡G螅涣硪方面为促进国防和经济建设,国家对中尼、新藏等高原与周边区域、口岸相联公路的升级改造也已启动。因此冻土地区公路修筑技术,特别是冻土地区公路路基稳定技术是保证该地区公路使用质量和工程安全的关键。开展多年冻土地区公路路基稳定技术研究对直接指导西部冻土地区公路工程建设是十分必要的。但是限于对冻土