兰新铁路季节性冻土区路基冻害成因分析

以兰新铁路为背景,重点对兰新铁路冻害进行研究。以兰新铁路冻害对线路运营影响为出发点,论述兰新铁路冻害现状及特点;采用现场调查、试验等方法,对兰新铁路典型冻害段冻害现象进行分析,将冻害类型进行分类;并以道床及路基基床为重点,从土质、水分和温度方面分析兰新铁路路基冻害的成因及冻害机理,为冻害整治提供依据。     

含水量对季节性冻土区隧道衬砌开裂影响分析

针对我国西北地区一些受季节降雨作用影响明显的季节性冻土隧道,运用传热学和有限元的基本理论,建立ANSYS有限元模型,对不同含水量围岩的温度场、应力场进行模拟研究;探讨含水量对围岩冻结圈范围及冻胀力对衬砌结构体系的影响.计算结果表明:随着含水量的增大围岩的冻结圈变小,冻结深度减小;隧道衬砌内力,随着含水量的增大整体上呈增大趋势; 隧道边墙处拉应力均较大,如当含水量为20 %时,边墙拉应力达到5.6 MPa,这与隧道边墙呈现沿纵向延伸的张拉裂缝相符.依据上述结论,含水量变化对季节性冻土隧道衬砌开裂有较大影响,建议二次衬砌尽量避免采用素混凝土衬砌.     

季节性冻土区路基隔离层的设置

季节性冻土区,为限制冻土的水分迁移,需对冻土路基设置隔离层——隔热层和隔水层。文中介绍了隔热层和隔水层的设置位置及厚度,研究了设置隔离层对冻土路基的影响。     

季节性冻土路基冻胀时的稳定性分析

冻胀是季节性冻土区路基、多年冻土区路基冻害的主要原因。运用有限元程序对冻胀时的路基稳定性进行分析,得出冻胀时的应力和应变。     

季节性冻土地区路基施工

介绍锦阜高速公路路基施工中利用偏心轮振动碾对路基进行强压,及台背进行强夯以解决东北季节性冻土对路基填土的破坏。     

季节性冻土区路基差异性沉降控制

分析了季节性冻土区域的路基温度分布情况,从大气温度和地表温度出发,得出沿路基深度的温度分布规律;研究了影响道路路基差异性沉降的地质条件和因素,探究温度、冻土类型、路基处理方式等对差异性沉降的影响;通过研究结果汇总,提出了季节性冻土道路路基沉降的预防措施,有效抑制了沉降的产生。为今后季节性冻土道路路基沉降的设计施工提供有益参考。     

季节性冻土地区公路路基冻胀性的试验研究

针对季节性冻土区高速公路路基受冻害严重影响的情况,对吉林省长平、长营等几条高速公路进行野外冻害调查。取现场钻探土样进行室内冻胀融沉试验,并分析含水率及容重值对冻胀性的影响,进而对高速公路的冻害现象基本有规律性的认识,为季冻区高速公路防冻设计和维护提供依据和相关资料。     

路堤温度场与天然地面下温度场对比分析

为研究大气温度对高填方路堤和天然地面下温度场影响特性的异同,依托三淅高速公路工程灵卢段黄土填方试验段,在路堤及天然地面下埋设温度传感器,进行现场跟踪实测,在时间轴和深度轴上分析土体温度的变化规律、变化幅度及大气温度的影响深度。研究结果表明:土体温度变化的滞后性普遍存在于路堤内部及天然地面以下,且浅层变化幅度大,深层变化幅度小;在同一时刻,路堤中存在不同温度变化趋势;在相同深度层中,路堤内部温度变化幅度大于天然地面以下;大气温度对天然温度场的影响深度在4~ 6 m之间,对黄土路堤温度场的影响深度大于10 m     

川西季节性冻土区土钉支护边坡冻融效应研究

以川西季节性冻土区土钉支护边坡受冻融作用而产生破坏、滑塌等工程灾害为例,分析冻融作用对季节性冻土区土钉边坡的影响机理;基于水热力耦合理论建立土钉支护边坡模型,研究季节性冻土区土钉支护边坡的应力-应变规律。结果表明:在冻融作用下,土钉在钉头处的轴力变化最大,沿土钉方向轴力变化值不断减小,在冻结期轴力处于最大值;坡体水平位移随坡高增加不断增大,且冻结期的水平位移为最大值。     

季节性冻土对公路工程危害及防冻措施

在寒冷地区 ,冻害对公路寿命有严重的影响 ,这是由于路基土中毛细管里的积聚水受冻后体积发生膨胀 ,使路基土产生不均匀的胀力 ,造成公路工程的损坏 ,土层毛细管吸取地下水的原理可以通过实验说明 ,毛细管越细 ,水上升的高度越高。路基土中存在着无数的毛细管 ,地下水主要通过路基中的毛细管上升到路基内部 ,冬季来临 ,当大气负温传入地下 ,地表中的自由水首先冻结成冰晶体 ,随着气温的继续下降 ,结合水的最外层也开始冻结 ,使冰晶体逐渐扩大 ,并在土层中形成冰夹层 ,水分冰冻后体积将增加 9% ,使土体随着膨胀发生隆起 ,出现冻胀现象 ,土中…     

冻土隧道冻胀力计算方法研究

鉴于应力场、温度场、渗流场3场耦合计算冻土隧道冻胀力的方法非常复杂,根据弹塑性力学及有限元理论提出冻土隧道冻胀力半理论半经验的计算方法,即以地温测试确定冻结圈范围、以原样力学测试确定冻结与非冻结状态围岩的物理、力学参数为先导,而后进行自重应力场与温度应力场双场耦合的数值计算方法,并通过模型试验验证此方法是可行的。     

季节性冻土地区客运专线路基工程防冻胀措施研究

季节性冻土地区路基冻胀和融沉使路基产生不均匀变形,破坏轨道的平顺性,已成为影响铁路运行速度和安全的重大隐患之一。解决路基冻胀问题是季节性冻土地区路基设计的关键。文中结合哈大客专铁路路基工程设计,对季节性冻土地区铁路客运专线路基工程防冻胀措施进行研究。     

季节性冻土地区铁路路基冻害及整治措施研究

介绍哈尔滨铁路局管内铁路路基冻害发生的基本情况,分析冻害产生的原因,总结冻胀的影响因素,并提出路基冻害整治的工程对策。     

高寒高海拔特长公路隧道温度场分布效应

为了深入分析高寒隧道的温度场分布规律,依托西藏高寒高海拔珠角拉山特长公路隧道,采用数值模拟与数理统计的方法,重点探讨了隧道通风时间、围岩初始温度和隧道埋深3个变量下的围岩温度场分布规律,并引入调热圈概念,得到珠角拉山特长公路隧道调热圈深度与隧道通风时间函数关系式。研究结果表明:不同围岩初始温度下的调热圈是一样的;围岩径向深度越大,其温度变化对围岩初始温度变化越敏感;围岩初始温度越高,监测点的温度变化速率峰值越低,且整体温度变化速率也较小;根据Pearson相关系数分析,调热圈深度与隧道埋深、围岩初始温度无关。     

地铁联络通道人工冻结粉质粘土变形与温度特性试验研究

为研究温度对粉质粘土变形特性的影响,以冻结粉质粘土为研究对象,通过三轴剪切试验,研究了不同温度条件下粉质粘土变形特性.试验结果表明:温度对土体的变形和强度存在显著影响.同一偏应力作用下,温度越低,变形越小.温度与冻结粉质粘土强度大致呈反余切函数关系.冻结粉质粘土应力-应变关系呈硬化型,无峰值强度.未冻粉质粘土应力-应变关系呈软化型,有峰值强度.依据Duncan-Chang模型建模思路建立了以温度为影响因子的冻结粉质粘土本构模型.偏应力和应变呈幂次函数关系.温度则主要通过幂次函数的系数A和B影响冻结粉质粘土的应变.最后,将建立的本构模型导入有限元分析软件MIDAS中,并以沈阳地铁DK11+ 395联络通道处工程为例,对冻结法施工过程中的土体变形进行了数值模拟.数值计算结果与现场监测结果吻合程度较好,验证了所建立本构关系模型的有效性.     

季节性冻土的水-热-力建模与数值分析

为了防治季节性冻土区由水-热-力相互作用引起的道路病害,对季节性冻土水-热-力耦合问题进行了研究。根据季节性冻土的特点,重点考虑了基质势和压力势与温度的关系,给出了季节性冻土水-热-力三场耦合的数学模型,并将耦合问题归结为求解一个非线性、非稳态温度场微分方程,含水量、应力及蠕变变形都可以在温度求解以后算出。详细推导了该方程的数值解法,包括有限元方程、时间域离散及迭代方法。最后对国道G109橡皮山段季节性冻土区公路路堤进行了数值模拟,对计算值与实测值做了对比。结果表明:采用水泥加固砂砾垫层的对比断面与采用砂砾垫层的原断面相比,其温度更低,含水量及预测的路面变形量更小。     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验;采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征;利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式;据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律;含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征;围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

沙漠地区典型沥青混凝土路面结构温度场的仿真分析

为了确定沙漠地区高等级路面结构温度变化规律，提供路面工作环境温度指标，利用文献[1]建立的层状路面结构非线性温度场的数学模型和计算方法，对内蒙古自治区沙漠地区典型气候条件下，典型路面结构温度场、温度变化速率以及温度梯度进行了仿真分析，分析结果能够为沙漠地区高等级路面设计和材料选择提供理论依据和指导作用。