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季节冻土地区公路路基温度与变形特征分析
Alternative TitleTemperature and deformation analysis on subgrade in seasonal frozen area
李磊
Subtype硕士
Thesis Advisor张豫川
2016-09-01
Degree Grantor兰州大学
Place of Conferral兰州
Degree Name硕士
Keyword土力学 季节冻土 路基工程 数值模拟 温度 路基变形
Abstract

季节冻土地区路基季节性冻融灾害严重影响路基的使用和运营安全。研究路基及周边地区土体地温和变形的分布规律是季节性冻土地区公路路基稳定性分析的重要基础。以传热学和弹塑性变形理论为基础,推导出冻土路基温度-应力-变形的二维理论模型,实现季节冻土地区路基温度场和变形场的耦合分析;基于理论模型讨论了张掖地区季节冻土路基在未来气候模式下,路基阴阳坡效应、不同路基填料冻胀率综合作用下路基冻融过程中的变形和应力分布规律,提出了合理路基高度的选取;并以张掖地区季节冻土路基为例,提出针对季节冻土路基冻胀和横向不均匀变形病害的防治措施。

模拟计算结果表明:(1)线路东西走向导致的阴阳坡效应引起路基温度场的不对称分布,路基横向温度场的不对称导致显著的路基横向差异变形;(2)气候变暖有抑制路基冻胀变形和减小路基横向变形差异的作用;(3)根据张掖地区的气候和土性条件,合理路基高度取1.5m最为合适;(4)随着路基填料冻胀率的增大,路基竖向位移、横向差异变形随之增加,左、右路肩竖向位移将超过路基竖向变形允许值,影响行车安全。为保证路基水稳定性和变形要求,路基设计和施工时应尽量满足合理路基高度的要求和路基干湿类型的要求,并在场地润湿地段采取路基中下部铺设隔离层的方法,减少和防治路基冻融病害的发生。

Other Abstract

Seasonal freezing and thawing disasters seriously affected the using and security operation of road in seasonal frozen soil area. The soil geothermal and deform distribution research is the important foundation to analysis the roadbed stability in seasonal permafrost areas. Based on the heat transfer and elastic-plastic deformation theory,deduced a two-dimensional numerical equation of temperature-stress- deformation for permafrost embankment;and realized the coupling analysis of temperature and deformation field in seasonal frozen embankment; based on the theoretical model, discussed the the shady and sunny slopes the effect caused by the sun radiation affect and the deformation-stress distribution under a comprehensive action with different subgrade during freezing and thawing of seasonal frozen embankment in Zhangye area, furthermore, in an example of permafrost embankment in Zhangye area, proposed the preventive measures to against the frozen heave and laterally inhomogeneous deformation diseases of seasonal frozen embankment. The simulation results shows that:(1)the temperature between the shady and sunny slopes is different markedly and the temperatures in the sunny slope are higher than that in the shady slope. The temperature difference between the shady and sunny slopes leads to the uneven settlements transversely.(2)global warming has an inhibition to the embankment frozen heave deformation and reduces the subgrade lateral deformation difference;(3)according the soil and climate conditions of Zhangye areait is most appropriate to take 1.5m for the embankment height;(4)with the increases of subgrade frozen heave rates, the embankment vertical displacement and lateral deformation difference increases too, the vertical displacement in left and right side of the embankment exceeding the allowable vertical deformation value, and will endanger the traffic safety at the same time. In order to satisfy the embankment water stability and deformation requirements, a reasonable embankment height and dry-wet type should be satisfied when designing and construction of the embankment, in addition, to laying the permeable barrier layer at the lower position of embankment in wetting part of the road will reduce and control the occurrence of freezing and thawing disaster.

URL查看原文
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttps://ir.lzu.edu.cn/handle/262010/226230
Collection土木工程与力学学院
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GB/T 7714
李磊. 季节冻土地区公路路基温度与变形特征分析[D]. 兰州. 兰州大学,2016.
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