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列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究
| 论文题名： | 列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究 |
| 关键词： | 冻土地区;列车荷载;冻融循环;动力响应;路基稳定性 |
| 摘要： | 随着多年冻土区青藏铁路的建设和运营，路基下部地表温度条件发生改变，原天然地表下多年冻土水热状态失去平衡，致使路基下部多年冻土上限迁移，在长期列车荷载和冻融循环作用下，可能会影响路基稳定性。因此，应分析研究冻融循环作用下的路基水热状态，并进行路基热稳定性评价，在此基础上，研究分析长期列车荷载作用对路基稳定性的影响情况，给出未来路基稳定状态作预测。这对路基工程设计、施工及维护有指导性作用，并对铁路运营安全具有重要意义。 本文在国家自然科学基金(50778012)支持下，研究分析了冻融循环作用对冻土特性的影响，开展了室内冻土动三轴试验研究，结合现场调研和观测结果，建立模型计算分析了冻融作用下路基温度、水分分布情况，并基于上述研究结果，计算分析了列车荷载和冻融循环作用对冻土路基稳定性影响，取得了以下几个方面的研究成果： (1)开展了多年冻土区段青藏铁路的粉质粘土动三轴试验，给出不同温度、含水量、围压和振动频率条件下动弹性模量、阻尼比、动摩擦角和粘聚力等物理量的变化规律，为计算参数选择提供依据。 (2)总结了冻土常用的物理力学等各项表征量，并给出这些表征量对冻土工程性质的具体影响及相关规律。分析得出受冻融循环作用影响较大的几组物理量：干密度、含水(冰)量、弹性模量、抗剪强度、粘聚力等。分析了冻土特殊性质的主要形成过程，即土体的冻结融化过程发生的物理力学行为变化规律。基于已有的试验结果、理论研究和经验成果，给出数值计算可以参照的各项物理力学参数选取规则。 (3)基于路基试验段实地观测结果，结合土动力学、传热学、冻土物理学等相关理论建立了冻土路基计算模型，研究了冻融循环对路基温度和含水量分布的影响，提出了基于温度和含水量的路基稳定性评价方法，并对模型路基未来50年的路基稳定状态进行了评价。 (4)综合前述研究结果，以青藏铁路为研究对象，建立了车-轨-路基三维有限元计算模型，研究分析了列车移动荷载作用对处于冻结、融化和含冰等条件下冻土路基的影响，对长期列车荷载作用下冻土路基稳定性进行模拟计算并从土体强度和路基变形两个方面作出相应评价，为青藏铁路运营维护提供参考依据。 |
| 作者： | 施烨辉 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 何平 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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