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水热变化对青藏公路路基纵向裂缝的影响研究
| 论文题名： | 水热变化对青藏公路路基纵向裂缝的影响研究 |
| 关键词： | 水热变化;公路路基;多年冻土区;纵向裂缝;防治措施 |
| 摘要： | 水热变化是引起路基纵向裂缝产生的重要因素之一。青藏公路路基的修建改变了原有水热体系的平衡,致使路基纵向裂缝严重,严重影响行车安全及舒适。本文从路况调查、典型断面剖析、资料统计分析入手,分析了纵向裂缝影响因素及其形成机理,得出以下成果: 1)基于现场调查、典型断面剖析、资料统计分析,结合自然条件、冻土状况及工程条件,分析了路基纵向裂缝影响因素及其分布特性,得出纵向裂缝的形成与路基高度、坡向性、冻土类型、路侧积水密切相关,初步揭示了纵向裂缝的形成机理。 2)选择K3020+200作为典型横断面埋设温度传感器及水分传感器,动态监测了路基内部水分和温度的变化过程。路基内部温度变化滞后于路基表面,路基内部温度梯度随深度增加呈下降趋势。受温度变化及降雨时间的影响,5月份路基内部含水率随深度的增加呈下降趋势;9月路基内部含水率随深度的增加而呈增加趋势;路基深度3m以内,路肩含水率明显大于路中含水率。路基内部水分迁移路径遵循由水势高处向低处迁移,即水分由温度高处向温度低处迁移,有向0℃线迁移的趋势,致使水分在冻土上限附近集聚。 3)基于伴有相变的温度场控制方程、考虑温度梯度和相变影响的水分迁移控制方程、应力及变形控制方程,建立了冻土路基纵向裂缝的数值分析模型;利用有限差分法分析了路侧积水、路基高度、冻土上限、坡向性及积水时间对冻土路基纵向裂缝的影响,揭示了纵向裂缝形成过程。 4)根据纵向裂缝形态分布特征、变形特点及发育的严重程度对其进行了分类与分级;在此基础上,从力学角度提出了土工格栅、柔性枕梁、凸榫式土工膜袋、凸榫式土工膜袋与柔性枕梁综合处治纵向裂缝技术。从防止水分入渗及减少热量进入路基角度,提出了青藏公路路基纵向裂缝预防措施及一般排水设施的设计方法。 |
| 作者： | 杨锦凤 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 毛雪松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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