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博牙高速公路岛状多年冻土地区路基沉降处治技术研究
| 论文题名： | 博牙高速公路岛状多年冻土地区路基沉降处治技术研究 |
| 关键词： | 高速公路修建;冻土地区;路基沉降;处治技术 |
| 摘要： | 多年冻土地区公路工程的修建，破坏了冻土原有的生存条件，加之全球气温升高，造成路基下的多年冻土融化。而冻土本身就是一种对温度十分敏感且性质不稳定的土体。温度周期性变化导致冻土在寒季冻胀，暖季融化沉陷。受气候变化、路基高度、路线走向等因素的影响，在冻胀和融沉交替作用下，路基产生差异沉降，进而引起各种路面病害的发生。因此，路基沉降问题是多年冻土地区公路修建需要解决的重点问题。 针对该问题，本文主要对岛状多年冻土地区路基温度场、冻土上限重现期、路基融沉控制标准、换填碎石+XPS板复合路基结构、路基施工质量控制及沉降处治效果验证进行研究：(1)根据博牙高速公路沿线实际气象变化情况，建立考虑相变的路基温度场有限元模型，研究路基结构形式、路面类型、路基高度、边坡坡度、路线走向、含水量对路基温度场、多年冻土上限、多年冻土退化速度的影响规律。(2)以温度场计算结果为基础构件多年冻土上限与气温、路基高度的关系，建立基于Gumbel曲线分布的多年冻土上限重现期模型，确定了冻土上限重现期，得到了各个路段多年冻土上限重现期极值，并据此推荐各个时期的路基融沉控制措施和路面养护维修方法。(3)以路面材料抗拉性能、材料疲劳性能、横坡、纵坡、合成坡度和乘车舒适性为控制依据，提出了路基融沉控制标准。(4)根据20年一遇冻土上限设防值，以零温点深度作为冻土融化深度推荐XPS板的合理厚度，以零温点应位于换填碎石层中推荐换填碎石深度。(5)以XPS板的压缩强度和容许压应力为指标，根据自重和车辆荷载作用下及不同融沉等级作用下XPS板的受力分析，同时考虑应力分散原理计算结果和施工中压路机的影响，推荐XPS板的合理埋深。(6)针对博牙高速公路冻土分布特点，推荐采用换填碎石+XPS保温板复合式路基，参考路面结构层力学分析，推荐适合于冻土地区的针对不同融沉等级的路面结构，并根据自重和温度耦合作用下的沉降量验证所推荐结构的合理性。(7)参考路基相关规范，依据现场压实试验结果，提出以沉降差和沉降率为指标的碎石路基压实质量控制标准，并系统研究冻土开挖和碎石路基施工过程关键技术要点。(8)深入研究XPS保温板路基施工质量控制关键问题，得出XPS板的工程性能要求、施工季节、板的搭接方式、板上路基填料合理压实厚度等。(9)铺设了换填碎石+XPS保温板路基和纵向格栅处理冻土过渡段试验路，通过温度、含水量和沉降量观测，验证各方案的路基沉降处治效果。 |
| 作者： | 王芳 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王选仓 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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