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G214国道多年冻土路基地温特性及路基保护措施研究
| 论文题名： | G214国道多年冻土路基地温特性及路基保护措施研究 |
| 关键词： | 高速公路;冻土路基;地温特性;温度场;制冷机理 |
| 摘要： | G214国道穿越大片多年冻土区，路基稳定性受诸多不利因素影响，部分路段病害频发。同时，青藏高原第一条高速公路共玉高速(G0613)与G214国道共和-玉树段平行修筑，对路基的稳定性提出了更高要求。因此，对G214国道多年冻土路基地温特性及路基保护措施的研究不仅可以为路基的修复、补强工作提供科学依据，还能为今后该地区的公路建设积累宝贵经验。本文的主要研究内容及结论如下: 1、在系统地分析了G214国道沿线冻土特性和气候特点的基础上，构建了无保护措施路基的水热耦合模型，对路基在年周期内和不同年份的温度场展开深入研究，并对不同高度、宽度、坡度的路基进行模拟计算，研究路基尺寸效应对地温的影响。结果表明:路基宽度越大，热稳定性越差;综合考虑多方因素认为，19m宽度路基的合理填筑高度为3～5m;路基坡度过大或过小，土体的热稳定性均难以达到最好。 2、提取相关文献中的地温监测数据，从浅层地温变化、竖向地温分布、一年内的温度变化、温度包络线等方面对不同结构路基的地温特性进行对比研究，结果表明:通风管路基温度变化幅度最大，冬季降温效果显著，但夏季管内高温导致上部土体温度远高于块石路基，下部土体的放热期不及块石路基持久。 3、通过在多孔介质非等温渗流模型中定义浮升力，模拟空气自然对流效应，利用水热耦合模型计算块石、通风管路基20年内的温度场、水分场及位移场。结果表明:通风管路基在降低地温、提高最大融深、减小土体下部未冻水含量、控制变形等方面的效果优于块石路基，但夏季土体高温的弊端较为突出。 4、研究块石路基的制冷机理，并据此计算不同粒径、不同厚度下块石路基的温度场，研究表明:块石层主要通过空气自然对流降温，其降温过程发生在11月至次年4月，2月中旬对流影响范围最广，1月中旬空气流速最大，且对流强度有逐年减小的趋势。不同厚度和粒径块石层的计算结果显示，当块石层厚度为1.8m时，路基的降温效率最高;当块石粒径为6～8cm时，路基的降温效果最好。 5、对有无控制门通风管路基的温度场进行数值模拟，计算结果显示，在通风管两侧安装自动控制门能在夏季有效降低通风管路基的地温，基本消除了普通通风管路基的弊端，路基的最大融深显著抬升，下伏土的热稳定性有明显改善。 |
| 作者： | 赵舒扬 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨松林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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