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季冻区高速公路路基拓宽拼接方案与变形控制研究
| 论文题名： | 季冻区高速公路路基拓宽拼接方案与变形控制研究 |
| 关键词： | 高速公路;路基拓宽;含水量;变形控制;季节性冻土 |
| 摘要： | 伴随着经济的蓬勃发展，道路上行驶的汽车数量也在不断增加，庞大的交通量对现有的高速公路网提出了严峻的考验:建于上世纪的高速公路大部分为双向四车道，不能承受激增的交通运输量，严重影响公路的运输效率。而公路改、扩建以其占地面积小，耗费资金少，开放交通早的优势成为了解决这一难题的关键措施。而加宽路基的差异变形控制一直是困扰工程界的难题，对于季节性冻土地区的加宽工程，不仅要考虑新填路基土引起的新旧路基差异变形，还要考虑气温季节性变化所引起的土体的季节性冻融对加宽路基变形造成的更进一步的影响作用。本文针对季节性冻土地区的加宽工程，考虑含水量对土体c、ψ值的影响，对季节性冻土地区路基加宽变形进行研究分析，主要内容包括以下几方面: 首先，以温度场控制方程为基础，建立加宽路基非稳态温度场的计算模型，结合季节性冻土地区的周期性气温变化特征确定模型温度计算的边界条件，同时考虑在冻结区、融化区、相变过渡区材料热参数的变化，给出季节性冻土地区加宽路基非稳态温度场计算模型。 同时，分析路基加宽后与加宽前温度场变化情况以及加宽时间对路基温度场的影响情况。得到如下结论:在相同的时间条件下，加宽后路基中的温度大于加宽前路基中相应位置处的温度值，且当计算时间为10年时，加宽后路基中的温度值与加宽前路基中相应位置处的温度值基本趋于一致。加宽时间越晚，外界负温对路基温度影响越明显。 其次，以温度梯度修正Fick第一定律建立土体在冻结过程中的含水量变化计算模型，以温度梯度修正达西定律建立土体在融化过程中的含水量变化计算模型，最后综合考虑冻结及融化作用，得出经过一次冻结融化作用之后土体中的含水量变化计算模型。 最后，以一次冻融循环后路基中含水量值为基础，通过含水量与强度参数值之间的回归关系，建立季节性冻土地区加宽路基变形计算模型。并分析不同加宽方式、加宽宽度、路基填筑高度、土工格栅铺设层数、冻融循环次数对加宽路基变形的影响。初步得到以下结论:双侧加宽方式更有利于路基受力平衡，但施工过程控制难度较大;当路基填筑高度增加为6m时，新路基坡脚处及坡脚下不同深度处水平位移增大幅度较大，需进行专项控制;铺设土工格栅对减小路基的竖向变形方面效果不明显，而对减小新路基坡脚处水平位移方面效果较明显;路基竖向变形随着冻融循环次数的增多而增大，但增大幅度不大。 |
| 作者： | 胡海晓 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李昶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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