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原文传递青藏铁路多年冻土路基可靠度研究

论文题名：	青藏铁路多年冻土路基可靠度研究
关键词：	铁路路基;多年冻土;可靠度;仿真模拟
摘要：	我国是冻土面积分布最广泛的国家之一，其中多年冻土面积约占世界多年冻土分布面积的10％，约占我国国土面积的21.5%。多年冻土区工程的建设主要问题在于如何保证冻土区工程的热学，力学稳定性。随着全球气温升高和青藏高原上越来越多的工程活动，导致青藏高原气温升高，加速改变了多年冻土内部的水热交换关系，加剧了多年冻土上限的下降、多年冻土的退化等现象，影响了青藏高原多年冻土区铁路路基的长期稳定性及列车运营安全。青藏高原多年冻土区铁路路基的建设，在20世纪主要采取被动保温措施来延缓冻害对铁路路基的破坏，进而发展到采用路基插入导热棒等主动降温的措施来降低冻害，但始终无法彻底解决气候变暖和工程活动引起的多年冻土冻胀、融沉等冻害对寒区工程的破坏问题。由于青藏高原铁路路基内冻土的特殊性质，路基的稳定性不但受到自身结构和材料的影响，还在很大程度上受到外界各种因素的影响，所以冻土路基的可靠性包含了许多不确定因素，无法在短期内完全准确的预知这些不确定因素所能造成的后果，因此必须在工程中采取一些方法解决其不确定性。　　为了更好的控制和治理冻土路基病害，本文以未来50年里，全球气温将升高2.6℃，基于多年冻土路基水-热-力三场的研究，建立基于三场耦合的关系模型，使用COMSOL Multiphysics仿真模拟软件对冻土路基50年里的变化进行仿真模拟，并在此基础上，对冻土路基沉降进行可靠性评价，研究结果表明：　　(1)一月份，路基表面温度最低，第50年道碴顶部中心温度为-10.42℃，比路基完工一年后的温度升高了2.02℃。七月份，路基顶部温度最高，第50年温度达到19.60℃，比路基修建完工后一年的温度高约3.31℃；且路基内部温度变化幅度由外向内逐渐变小，随着时间的推移，路基整体的温度逐渐上升。　　(2)温度场的变化引起应力场的重分布。一月份，冻土土体发生冻胀，最大应力发生在路基顶端；七月份，融沉时则发生在路基坡脚处。　　(3)一月份，路基顶部竖直位移呈减小趋势，随着温度的升高，冻胀减弱，冻土上限下降；七月份，冻土路基竖直沉降最大值发生在路基表面中心处，随着时间的推移，融沉作用加强，竖直位移不断增大。　　(4)一月份，冻土路基水平位移最大值局限在坡角范围之内；七月份，冻土路基水平位移最大值发生在坡脚，随着时间的推移，由于融沉作用，坡脚及附近天然地表处的水平位移都有显著的增大；从长远来看，位移在前期下降较快，之后变化速率减弱乃至趋于稳定。　　(5)冻土路基沉降的可靠度指标随着时间的推移是不断变化的，最初可靠度指标明显降低，随后变化趋势渐渐缓慢，最后趋于稳定；而其失效率在50年里变得越来越高，其变化趋势与可靠度变化趋势对应相反。
作者：	刘小慧
专业：	交通运输规划与管理
导师：	贾剑青
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文