川藏线康定段季节性冻土路基温度场分布规律及路基变形研究

论文摘要

论文以川藏线康定——东俄洛段公路改扩建工程为依托,综合考虑路线走向、风速、辐射、地形地貌等多种因素,实测了断面路基温度场和路面变形。通过对实测数据的研究分析了天然地表、路基中线、坡脚地温的变化特征以及路面、路线走向、海拔高度、地形地貌等对路基温度场分布的具体影响。通过对路面变形的分析,验证了季节冻土地区路面变形和路基温度场的相互关系。指出了在零填或挖方路段季节性的冻胀和融沉是构成路面变形的主要部分。现场取样进行室内试验,获得了在一定含水量和干密度情况下的热交换系数。对有限元计算中影响路基温度场的各边界条件进行分析,给出了北纬30.03°地区不同坡率、不同走向路基边坡接受太阳辐射量的理论公式。建立ADINA有限元计算模型,对典型路基温度场的分布规律进行重点分析,并与现场实测温度场进行相互验证,确认了建模和参数取值的合理性。得到了不同走向路基温度场不对称分布特征,并指出路基浅层土温度场的这种不对称分布现象具有冬强夏弱的特点。指出在季节冻土地区路基最易产生季节冻胀融沉的薄弱位置是当路线走向为东西走向时的右路肩处。根据现场实测和建模分析得到了康定地区在不同的年平均气温条件下的最大季节冻土深度。本文的研究成果可为今后川西高原康定地区的季节冻土路基设计提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 中国冻土分布概述
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 冻土地区温度场研究现状
• 1.3.2 季节冻土地区路基稳定性研究
• 1.3.3 季节冻土地区路基边坡稳定性研究
• 1.4 本文的主要内容及研究思路
• 1.4.1 本文的主要研究内容
• 1.4.2 本文研究的技术路线
• 第二章 康定地区季节冻土组成及热交换系数
• 2.1 康定地区季节冻土的物质组成
• 2.1.1 颗粒组成
• 2.1.2 化学成分
• 2.2 最大干密度试验
• 2.3 热交换系数
• 2.3.1 导热系数和比热试验
• 2.3.2 试验参数的拟合
• 2.4 小结
• 第三章 路基温度场的的现场监测及分析
• 3.1 地形特征及气候概况
• 3.2 观测断面的选取及元件布置情况
• 3.3 气象观测资料
• 3.4 地温变化特性分析
• 3.4.1 天然地表下的地温变化特征
• 3.4.2 路基中线处地温的变化特征
• 3.4.3 坡脚处地温变化特征
• 3.4.4 天然地面下地温与坡脚处地温对比与分析
• 3.4.5 沥青路面对温度场的影响
• 3.4.6 路线走向对温度场的影响
• 3.4.7 海拔高度对路基温度场的影响
• 3.4.8 地形地貌对路基温度场的影响
• 3.5 小结
• 第四章 路基变形监测和分析
• 4.1 路基内部沉降监测
• 4.2 路面沉降监测
• 4.3 水平位移监测及分析
• 4.4 小结
• 第五章 季节冻土路基温度场有限元分析
• 5.1 有限元边界条件的确定及取值
• 5.1.1 太阳辐射
• 5.1.2 气温边界条件
• 5.1.3 对流换热系数
• 5.1.4 初始条件的给定
• 5.2 计算模型的建立及工况分析
• 5.3 路基温度场有限元计算结果分析
• 5.3.1 典型路基温度场的有限元分析
• 5.3.2 路线走向对路基温度场的影响
• 5.3.3 极端条件下路基温度场分布状况
• 5.4 温度影响下路基稳定性分析
• 5.4.1 计算模型的建立及参数取值
• 5.4.2 计算结果及分析
• 5.5 小结
• 结论及建议
• 主要结论
• 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢