多年凍土區(qū)路橋過渡段空間溫度場及變形演化特征研究.pdf

1、青藏鐵路作為海拔最高、線路最長的高原鐵路，穿越大片連續(xù)多年凍土區(qū)。尤其是在其穿越的高溫高含冰量凍土區(qū)，溫度的微小變化都會(huì)引起凍土的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大改變，從而誘發(fā)線路病害的發(fā)生。路橋過渡段作為路基與橋梁結(jié)合的關(guān)鍵位置，其穩(wěn)定性及強(qiáng)度的好壞直接影響整條線路的平順與通暢。由于凍土熱敏感性顯著、施工對凍土的擾動(dòng)等諸多原因，多年凍土區(qū)路橋過渡段差異沉降問題較非多年凍土區(qū)更為復(fù)雜。隨著青藏鐵路運(yùn)營年限的增加，路橋過渡段差異沉降問題逐漸突出，鑒于目前

2、對多年凍土區(qū)路橋過渡段熱力穩(wěn)定性及其演化規(guī)律的相關(guān)研究涉及甚少，因而亟需開展多年凍土區(qū)路橋過渡段沉降變形等方面的研究。其研究成果對我國青藏鐵路的運(yùn)營與維護(hù)具有重要現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以多年凍土區(qū)路橋過渡段為研究對象，綜合運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)和數(shù)值仿真計(jì)算等研究方法，獲得了多年凍土退化層融沉特性及融化后壓縮特性，通過深入分析路橋過渡段不均勻沉降變形機(jī)理，揭示了路橋過渡段空間溫度場和變形場的分布及其演化規(guī)律。論文主要研

3、究成果與進(jìn)展如下：
　　（1）通過自主研制的土體雙向凍結(jié)-單向融化凍融循環(huán)試驗(yàn)裝置，對青藏高原粉質(zhì)黏土進(jìn)行了融沉特性及融化后壓縮特性室內(nèi)試驗(yàn)，系統(tǒng)分析了凍結(jié)溫度、含水率、干密度和凍融循環(huán)次數(shù)等對融沉系數(shù)和凍土融化相對壓縮系數(shù)的影響規(guī)律。
　　（2）自行設(shè)計(jì)、研制了空間溫度場室內(nèi)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，開展了多年凍土區(qū)路橋過渡段室內(nèi)模型試驗(yàn)，通過對比分析不同位置測溫點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化特征，獲得了路橋過渡段空間溫度場的分布形態(tài)及變化規(guī)律。

4、
　?。?）建立多年凍土區(qū)路橋過渡段空間溫度場計(jì)算模型，通過模型的熱穩(wěn)定性分析揭示了路橋過渡段空間溫度場分布及其演化規(guī)律，研究了凍土上限、融化速率等與臺(tái)背距離之間的關(guān)系。進(jìn)一步分析了過渡段高度、塊碎石水平厚度、凍土類型和陰陽坡等對路橋過渡段空間溫度場分布的影響。
　?。?）結(jié)合多年凍土區(qū)路基融沉特點(diǎn)，對多年凍土區(qū)路橋過渡段空間變形場進(jìn)行分析，揭示了路橋過渡段空間變形場分布及其演化規(guī)律，分析了過渡段剛度、過渡段高度、塊碎石水平