基于变形分析的多年冻土地区路基高度效应研究

青藏公路病害调查资料表明:热融沉陷是多年冻土区主要的路基病害之一,提高公路路基高度可以有效地控制路基变形,防止融沉病害.针对这一工程问题,提出了“冻土路基高度效应”的概念,描述因路基高度变化而引发的冻土路基变形、破坏等规律.基于冻土路基热弹塑性融沉计算模型,得到了不同温度条件下,路基变形随路基高度的变化规律,与实测数据相比,计算模型合理可行.计算结果表明:冻土路基的变形主要受控于多年冻土层的融沉变形;“路基高度效应”对于冻土路基变形影响较大;高温多年冻土区的路基融沉变形十分可观,其变形速率尤其值得关注.     

高含冰量冻土的融化压缩变形机理

基于目前冻土融化压缩变形计算中较少考虑水分影响的研究现状,充分考虑了温度、水分、应力的影响,通过引入场变量孔隙比e,构建了高含冰量冻土的融化压缩变形理论模型.室内试验与数值计算结果对比发现,理论模型较为准确地反映了高含冰量冻土的变形过程,验证了模型的正确性.试验及计算结果表明,高含冰量冻土的融化压缩变形是复杂的水、热、力多因素共同作用的结果;高含冰量冻土的变形主要是由冻土融化压缩排水所引起,其变形在融化排水过程中基本完成,逐渐趋于稳定,这部分变形是冻土变形的主要构成部分;冻土的融沉特性决定了冻土的变形规律,这也是高含冰量冻土融化压缩变形的本质所在.     

青藏公路运行速度特性研究

在分析青藏公路不同海拔典型路段实测速度数据的基础上,利用分车型的自由流速度累积曲线,分析得出青藏公路平直线路段、小半径平曲线路段和纵坡路段的运行速度及其变化规律,并分析了海拔对运行速度的影响。结果表明:平直线路段车辆在无路侧干扰条件下能达到期望速度;小半径平曲线路段运行速度变化剧烈;海拔4km为海拔对运行速度的影响临界点,且纵坡对车辆上坡方向运行速度的影响明显大于低海拔地区;青藏公路特殊环境下的运行速度特性研究结论,可为运行速度设计方法和公路项目安全性评价奠定良好的应用基础。     

基于运行速度特征的公路平曲线设计半径推荐取值研究

基于多个研究课题在运行速度理论和模型方面的研究成果,通过分析不同类型公路运行速度预测模型,揭示出不同类型、设计速度公路的运行速度特点和规律及其与平曲线半径之间的关系,提出与路段运行速度对应的各级公路平曲线半径设计推荐取值范围。结果表明:所提出的关键技术指标取值为在公路路线设计与优化中实现定量化选用技术指标奠定了基础,有助于保证公路设计中关键技术指标取用的一致性和协调性。     

中美公路运行速度与交通安全相关性对比研究

针对目前中国对运行速度概念存在的一些误解,通过现场采集的车辆运行速度分布数据,解析和讨论了运行速度的明确定义。对中美公路车辆运行速度分布、运行速度统计值进行对比分析,并对中美驾驶员对限速值的遵守情况与限速值的调查问卷统计结果进行了对比分析;探寻了中国大、小车运行速度差大于美国的根源,并进一步探讨速度差与事故率,以及速度差与事故严重程度的相关性。结果表明:限速值需要综合考虑运行速度、设计速度与其他因素;为了增进中国公路的行车安全,建议在条件允许的情况下,实施分车道对大、小车分别限速。     

青藏公路多年冻土区混凝土空心块护坡路基应用效果分析

在综合遮阳板路基和碎石护坡路基工程应用经验的基础上,提出了一种混凝土空心块护坡路基的新型结构,并在青藏公路风火山多年冻土区修筑了两种空心块排列结构的试验工程,基于现场试验工程观测数据的分析,对两种结构的空心块护坡路基的降温效果进行了对比分析和研究,同时将空心块护坡路基与邻近遮阳板路基的调控效果进行了对比。结果表明:采用空心块护坡路基结构,可有效地减缓冻土上限下降的速率,维护路基下多年冻土的热稳定性,且沿边坡随意堆放空心块的应用效果要优于顺序摆放空心块的结构。     

基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究

为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系,基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数,利用热传导温度分布函数获得了路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度,而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式估算路堤块石层临界高度的方法,并具体给出了算例,最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。     

路堤块石自然对流机理的室内模拟试验研究

为研究路堤块石在边界温度周期波动条件下的自然对流发生机理及降温效应的表征参数,采用室内模拟方法对50×50×65cm3尺寸的不同块石试样进行了试验和理论分析,结果表明:平均RAYLEIGH数能描述块石层自然对流的发生情况,不同厚度的块石层将产生不同的对流模式,厚度大的块石层所产生的自然对流降温效应也较大,上层砂砾加下层块石的结构自然对流效应最弱。块石层降温效果取决于块石粒径、层厚及铺筑在路堤中的位置,这一结论对多年冻土地区路堤设计、施工,合理确定块石铺筑层厚、铺筑层位具有现实指导意义。     

山区高速公路复杂路段路线方案的比选论证

通过对西部大通道陕西境蓝商高速公路李家河水库段路线方案的介绍,结合山区高速公路的特点,对高速公路复杂路段路线方案的比选要点进行探讨,以期能对今后的山区高速公路路线方案的比选论证有所帮助。     

基于优化遗传算法的冻土路基热物性参数反演

在冻土路基温度场模拟和稳定性分析中,冻土路基热物性参数的取值是至关重要的。基于优化的遗传算法,本文提出求解冻土路基热物性参数的反演方法,利用该方法对青藏公路冻土路基进行热物性参数反演,将计算结果和实测数据相比较,结果表明,在仅给定各反演参数取值范围的条件下,对常规遗传算法优化后进行冻土热物性参数反演具有一定的可行性和实际的工程意义。