青藏高原冻土路基稳定性及公路工程多年冻土分类研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张建明 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2004 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 朱元林 |
| 关键词 | 冻土路基 路堤临界高度 路基沉降变形 冻土工程分类 块石路堤 |
| 其他题名 | Study on Roadbed Stability in Permafrost Regions on Qinghai-Tibetan Plateau and Classification of Permafrost in Highway Engineering |
| 中文摘要 | 青藏高原由于多年冻土的存在和发育对该地区经济开发和工程建设产生了重要影响，尤其是对多年冻土区的道路工程产生了严重的危害。为了确保该地区冻土路基的稳定性，本文主要采用现场试验及数值模拟等手段对冻土路基的合理路堤高度、冻土路基的沉降变形过程、道路工程多年冻土分类方法以及冻土路基热稳定性控制措施等方面进行了深入的探讨。主要结论如下：（1）修筑路堤对路基下多年冻土的生存和发育条件具有非常明显的影响。青藏铁路北麓河试验段冻土路基温度场现场观测结果表明，路堤表面与天然地表 冻结指数的差值明显地小于相应融化指数的差值，如此必将导致路基下多年冻土的逐步退化。在路堤高度大于临界高度的清况下，虽然路基下冻土的人为上限较原天然上限有所上升，但在路基温度场的调整过程中，路基下多年冻土的温度也有较大幅度的升高，多年冻土的工程性质发生了显著的变化。（2）根据有关文献提出的影响路堤临界高度存在条件的主要因素及其确定方法，通过不同年平均气温条件下冻土路基温度场数值模拟研究，得出沥青路面路堤临界高度存在的年平均气温临界值为-3.9℃，砂砾路面路堤临界高度存在的年平均气温临界值为-2.8℃（针对公路）及-3.1℃（针对铁路）。（3）不同的路堤高度条件下，冻土路基的变形机理有所不同。当路堤高度小于临界高度时，路基变形以冻土的融沉变形为主并随路堤高度的增大而减小。当路堤高度大于临界高度时，路基变形主要表现为高温冻土的压缩变形并随路堤高度的增大而增大。数值计算结果表明，即使在路堤高度满足临界高度，情况下， 路基设计使用年限内，冻土路基的沉降变形量也可达40厘米左右。（4）在多年冻土地区道路工程中，以多年冻土的含冰量及其年平均地温为主要影响因素，以冻土路基的最大容许沉降量为控制指标，可以对多年冻土进行工程分类。综合考虑多年冻土含冰量及温度对冻土路基稳定性的影响，可将其分为三大类型：融沉稳定型（低含冰量冻土）、热稳定型（低温、高含冰量冻土）及不稳定型（高温、高含冰量冻土）。对融沉稳定型，可采取允许多年冻土自由融化的设计原则；对热稳定型，应采取保护冻土的设计原则；对不稳定型，必须采取主动冷却多年冻土地基、控制多年冻土融化速率的设计原则。（5）在天然气温波动状态下，碎石道碴层对其下土层具有明显的降温效果，因而可使多年冻土的温度明显降低，上限大幅度抬升。并且，这种作用是以降低多年冻土整体温度，而不是以消耗深部多年冻土冷量储备为前提的。（6）通过对不同结构路堤温度场变化特征的数值模拟及其对比分析研究，相同的路堤高度及路面条件下，块石护坡加保温材料的路堤结构形式可使路基下冻土上限下降的幅度明显减小。这种路堤结构不仅能有效地保护冻土，而且可以节省大量的块石材料，在多年冻土地区道路工程中具有较好的应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 115 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22021]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张建明. 青藏高原冻土路基稳定性及公路工程多年冻土分类研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2004. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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