青藏铁路路基下多年冻土变形及热状况变化的现场试验和理论研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 牛永红 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 青藏铁路 多年冻土 冻土变形 拼装式涵洞 钻孔灌注桩 冻结机理 |
| 其他题名 | Theoretical study and Field observation on deformation and temperature change in permafrost under the Qinghai-Tibetan Railway roadbed |
| 中文摘要 | 青藏公路的病害绝大部分是由多年冻土的融沉造成的，因而防止多年冻土的融化成为设计和建设青藏铁路时要解决的关键问题。青藏铁路所采用的保护冻土措施可分为保温法和主动降温法两类，对各种措施的效果已进行了广泛地研究。这些研究成果表明：只要根据主动降温的原则，恰当地选用已提出的降温措施，通过合理设计和严格施工，就能够保证铁路路基下冻土不发生融化。但铁路路基与公路路基相比具有保温效果好、对冻土的附加荷载大的特点，而现场实测的数据表明青藏铁路高路堤下的冻土在保持冻结状态的条件下发生了显著的沉降变形。基于此，我们提出不但要保证铁路路基的热稳定性，而且要保证路基的变形稳定，对冻土的蠕变变形及由此导致的路基变形给予足够的重视。最后介绍了国内在冻土蠕变变形研究方面取得的成果，讨论了建立冻土的蠕变本构关系和铁路路基变形检测方面需要研究解决的问题。青藏铁路路基变形测量是研究掌握路基变形规律的重要手段，也是研究路基变形特征及其内在机理的基础。为了保证观测数据的质量，必须严格按照国家相关规范和标准，科学地建立测量基准点和变形监测点，并严格按照钡。量要求进行测量。在此基础上，还要针对青藏高原和多年冻土的具体情况，采取合理的措施，消除可能出现的系统误差。这里基于在北麓河进行变形监测的实践，讨论了水准标石埋设、设站的要求、观测频率、遮阳、涵洞观测的问题、风的影响以及测量标准化等相关的问题。修筑路堤和开挖路堑都会引起下伏多年冻土的应力状态的改变．，取冻土为线弹性体和线性粘弹性体，对冻土中应力和变形进行了理论分析。发现路堤下冻土将发生沉降，而路堑下冻土将发生隆升；根据现场试验资料确定系数后计算得到的路堤一年内的总沉降量虽然为北麓河试验段实测值的3倍左右，每米路堤高引起的沉降速率却与实测值相当接近。根据现场试验资料，分析了涵洞的修筑对多年冻土的影响及涵洞沉降的规律。指出涵洞对路堤有一定的降温作用，在每年9月到次年1月期间，也就是涵洞基础下冻土温度最高的时段，涵节的沉降量有明显增大，所以涵洞基础埋深需要加大。涵洞内孔上部温度对外界气温变化的响应要比天然孔对应部位迟缓，而且幅度要小得多。基于现场实测资料，分析了厚层地下冰段多年冻土地温对钻孔灌注桩基础施工过程的响应，及其在工程结束后的恢复过程的特点。在所观测的特定条件下，施工引起观测点地温升高0.7℃左右，近桩冻土发生融化，但融化环厚度小于0.5米；桩体温度在达到最大值后快速下降，在60天里，桩体温度就从最高值4℃左右降到了O℃以下；但要使近桩地温恢复到施工以前的水平，则可能需要5年或更长的时间。深入认识冻融过程是研究冻土工程问题的基础，这里一个关键性的理论问题是土冻结过程中析冰”斑图”发育的动力学机制问题，它是建立土体冻融过程本构理论的基础。为此，我们提出了一个研究方案，计划结合已有关于冻结缘特性的实验和理论研究成果，借助非线性科学中关于斑图，动力学机制的研究思想和方法，分析现有资料并补充实验，认识单个冰透镜体生成、生长的规律，确定冻结相变区析冰所形成的“斑图”结构的分形几何特征。利用重整化群方法，通过构造适当的标度变换，探讨冰透镜体“斑图”结构形成和发展的动力学理论机制，研究控制参量与宏观外部影响因素之间的关系。为深入认识土体冻融过程打下一个坚实的理论基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 98 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22095]  |
| 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 | 牛永红. 青藏铁路路基下多年冻土变形及热状况变化的现场试验和理论研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室. 2005. |
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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