列車荷載和凍融循環(huán)作用下凍土路基穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著多年凍土區(qū)青藏鐵路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，路基下部地表溫度條件發(fā)生改變，原天然地表下多年凍土水熱狀態(tài)失去平衡，致使路基下部多年凍土上限遷移，在長(zhǎng)期列車荷載和凍融循環(huán)作用下，可能會(huì)影響路基穩(wěn)定性。因此，應(yīng)分析研究?jī)鋈谘h(huán)作用下的路基水熱狀態(tài)，并進(jìn)行路基熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，研究分析長(zhǎng)期列車荷載作用對(duì)路基穩(wěn)定性的影響情況，給出未來(lái)路基穩(wěn)定狀態(tài)作預(yù)測(cè)。這對(duì)路基工程設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)有指導(dǎo)性作用，并對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。
　　本文在國(guó)家

2、自然科學(xué)基金(50778012)支持下，研究分析了凍融循環(huán)作用對(duì)凍土特性的影響，開(kāi)展了室內(nèi)凍土動(dòng)三軸試驗(yàn)研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和觀測(cè)結(jié)果，建立模型計(jì)算分析了凍融作用下路基溫度、水分分布情況，并基于上述研究結(jié)果，計(jì)算分析了列車荷載和凍融循環(huán)作用對(duì)凍土路基穩(wěn)定性影響，取得了以下幾個(gè)方面的研究成果：
　　(1)開(kāi)展了多年凍土區(qū)段青藏鐵路的粉質(zhì)粘土動(dòng)三軸試驗(yàn)，給出不同溫度、含水量、圍壓和振動(dòng)頻率條件下動(dòng)彈性模量、阻尼比、動(dòng)摩擦角和粘聚力等物理

3、量的變化規(guī)律，為計(jì)算參數(shù)選擇提供依據(jù)。
　　(2)總結(jié)了凍土常用的物理力學(xué)等各項(xiàng)表征量，并給出這些表征量對(duì)凍土工程性質(zhì)的具體影響及相關(guān)規(guī)律。分析得出受凍融循環(huán)作用影響較大的幾組物理量：干密度、含水(冰)量、彈性模量、抗剪強(qiáng)度、粘聚力等。分析了凍土特殊性質(zhì)的主要形成過(guò)程，即土體的凍結(jié)融化過(guò)程發(fā)生的物理力學(xué)行為變化規(guī)律?；谝延械脑囼?yàn)結(jié)果、理論研究和經(jīng)驗(yàn)成果，給出數(shù)值計(jì)算可以參照的各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)選取規(guī)則。
　　(3)基于路基試

4、驗(yàn)段實(shí)地觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合土動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)、凍土物理學(xué)等相關(guān)理論建立了凍土路基計(jì)算模型，研究了凍融循環(huán)對(duì)路基溫度和含水量分布的影響，提出了基于溫度和含水量的路基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，并對(duì)模型路基未來(lái)50年的路基穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　(4)綜合前述研究結(jié)果，以青藏鐵路為研究對(duì)象，建立了車-軌-路基三維有限元計(jì)算模型，研究分析了列車移動(dòng)荷載作用對(duì)處于凍結(jié)、融化和含冰等條件下凍土路基的影響，對(duì)長(zhǎng)期列車荷載作用下凍土路基穩(wěn)定性進(jìn)行模擬計(jì)算并從土