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风雪复合侵蚀路基破坏机理的试验研究
| 论文题名： | 风雪复合侵蚀路基破坏机理的试验研究 |
| 关键词： | 干旱寒冷地区;风沙土路基;风雪复合侵蚀;路基破坏;路基填料;粒子撞击边坡 |
| 摘要： | 我国干旱寒冷地区如新疆、内蒙古、吉林、黑龙江等省、自治区,因全年大风日数、沙尘暴日数、积雪日数较多,加之常年平均气温较低、温差变化较大,使得寒旱区公路因风沙和雪害复合侵蚀破坏的现象频频发生。在干旱寒冷地区特殊的自然环境下,风沙的侵蚀体现在对路基的风蚀作用,雪害主要体现在积雪融化渗入到路基内部,在温差的影响下水分迁移对路基填料土体造成的冻融作用。 本文以特殊风沙土路基为研究对象,对风沙土路基受风雪复合侵蚀作用的破坏机理进研究。通过风吹沙粒的风洞高速摄影试验,研究风场中路基断面设计参数对风吹沙粒运动轨迹的影响。采用高速摄像机对风场中单一颗粒撞击路基边坡前后运动轨迹进行追踪拍摄,分析不同路基断面对粒子撞击路基边坡的位置,撞击瞬间的角度和速度的不同影响。当风场水平风速一定,风吹的沙粒子经过矮路基时,大部分粒子从路基顶面越过或是撞击边坡上部后越过路基,随着路基边坡变陡,粒子撞击边坡时速度增大效果显著。当风吹的沙粒子经过高路基时,大部分的沙粒子撞击在路基边坡经多次向上反弹后能量逐渐损失沿坡面下滑或粒子反弹后直接飞向路基坡脚处堆积,随着路基边坡坡率增大,粒子撞击边坡的速度增加效果不明显。 通过路基风沙土三温冻融循环试验,对风沙土路基受冻融影响后的土体内部物理特征的变化规律进行研究。由于风沙土没有粘聚力,在没有补水条件下路基风沙土体水分在重力作用下会随着时间从上向下缓慢的迁移,冻融作用使得水分由上部向下部迁移速度加快,为水分向下扩散增加了动力迁移的能量。本文研究了在冻融循环作用下水分的向下迁移扩散规律。同时,由于冻融作用使得水分迁移而造成土体空隙率增加,土体结构变得疏松,其内部干密度降低。但是对于风沙土来说,冻融作用引起的变形较小。 通过冻融风蚀风洞试验,对寒旱区风沙土路基受冻融风蚀复合侵蚀作用破坏规律进行研究,通过测定抗剪强度的变化来表征路基不同位置处受到冻融风蚀复合侵蚀作用的不同影响,以及冻融和风蚀两种不同侵蚀作用的不同影响程度。当路基断面尺寸一定时,从路基顶部向下到底部,路基受风雪复合侵蚀作用的影响逐渐减弱;并且坡肩以风蚀破坏占主导,而坡脚以冻融侵蚀为主,风蚀基本不明显。而随着路基填料含水率的增大,路基整体受风蚀影响逐渐减弱,冻融作用的影响逐渐增强。 |
| 作者： | 葛晓东 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 李驰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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