寒区路基涵洞在冻胀变形作用下的受力特性研究

应用ANSYS有限元计算软件对寒区路基涵洞进行了模拟计算,采用不同的工况模拟寒区路基涵洞的冻胀影响,对涵洞-冻土整体数值分析模型进行了非线性有限元分析。对路基涵洞在不同冻胀率、有无垫层、不同垫层厚度下的位移及拉应力关系进行分析。揭示可能导致路基涵洞结构发生破坏的主要因素如冻胀率及冻胀深度等的设计限制值,给出了路基涵洞结构在不同冻胀变形下垫层厚度的安全限制值。     

不同冻结方式下高山草甸区路基冻胀变形研究

为了研究不同冻结方式下高山草甸区贡觉～芒康公路路基季冻土的冻胀变形特性,基于室内冻胀试验,分析了路基土在单向冻结和周围冻结条件下的冻胀变形特性。试验结果表明:两种冻结方式下,土中含水率、细颗粒含量与冻胀变形率均为正相关关系;在含水率、细颗粒含量相同的情况下,土在单向冻结情况下的冻胀率小于周围冻结的冻胀率;实际工程中设计路基土级配时,初始含水率宜控制在最佳含水率即8%左右,土中细颗粒含量宜控制在9%左右;在单向冻结情况下,土中初始含水率和细颗粒含量均对土的冻胀变形率有明显影响,初始含水率的影响更明显;在周围冻结情况下,初始含水率对土的冻胀变形率有明显影响,细颗粒含量对土冻胀变形率无明显影响。     

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。     

哈大客专路基冻胀变形的观测与分析

通过哈大客专路基冻胀变形的观测,从全线路基冻胀量的大小和分布、不同结构类型路基冻胀量的差异和发生概率,以及冻胀量沿深度的变化和组成等方面,进行了阐述;通过冻胀原因和控制性因素分析,指出哈大客专路基冻胀变形部位主要集中在基床范围,得出现有路基结构形式下,冻结深度不是控制路基冻胀量的主因和控制基床冻胀变形,特别是基床表层冻胀变形是解决路基冻胀问题的关键等结论;并对寒区高速铁路路基结构形式进行了探讨,为寒区高速铁路路基冻胀病害的防治提供参考。     

季节性冻土地区路基的冻胀与融沉

在季节性冻土地区，路基经常发生翻浆和冒泥现象，对公路造成很大的破坏，其中主要是由于冻胀和融沉造成的结果。因此研究季节性冻土，最重要的是认识和掌握其冻胀和融沉机理。     

多年冻土区公路高路基横向不对称热状况分析

通过对青藏高原214国道多年冻土区实测地温资料的分析，揭示出冻土路基中存在着显著的横向热状况不对称现象，阴阳坡热差异对路肩热状况的影响比对坡脚热状况的影响大。路基阴阳边坡表面的热状况差异与坡面吸收的太阳辐射能之间的关系很大，阴阳坡面获得的太阳辐射日总量随时间的变化趋势与其浅地层地温随时间的变化趋势基本一致，地温随时间的变化略滞后于太阳辐射日总量随时间的变化。     

多年冻土地区隔热板路基工作机理研究

利用非线性有限元方法,对多年冻土地区隔热板路基温度场的变化特征进行数值模拟,进而对隔热板路基的工作机理进行研究。研究表明:路基内部铺设隔热板后,路基温度场的分布特征受到很大影响;板下土体与外界的热交换强度大大减小,对外部温度变化的响应速度显著降低;隔热板在不同季节起到不同的作用,在夏季阻止外部热量进入路基,有利于路基稳定,而在冬季则阻止路基热量的对外散发,不利于路基稳定;暖季施工的隔热板路基在建成初期稳定性相对较差,后期其冻土保护效果显著。     

多年冻土地区隔热层路基研究

多年冻土路基的破坏主要是由于卧多年冻土层上限下移层致不均匀热融热陷造成。通过对隔热层路试验工程设计、施工及使用效果观测分析，取得了在冻土地区道路工程中应用工业隔热材料的实践经验，可供该类地区道路设计、施工参考。     

哈齐客运专线路基冻胀变形研究

通过对哈齐客运专线路基冻胀变形监测,获得(2012～2013年)路基的冻胀变形发展情况,分析了冻胀变形发生和发展规律。研究结果表明:各监测点冻胀变形随时间发展变化规律基本一致,路基冻胀变形经历了包括冻胀快速发展期、冻胀维持期、冻融循环期和融化回落期4个阶段;路基冻胀变形的发生具有普遍性,但冻胀量较大的监测点所占比例较小,说明其冻胀变形还是可控的。     

多年冻土区路基融沉变形分析

基于UL描述的大变形固结理论和考虑相变作用的温度场,通过联系方程,建立了大变形融化固结理论。假定未来50年升温2.6℃的条件下,对路基运营若干年后的热、力学状况进行分析。结果表明;路基对冻土上限有一定的抬升。路基中心的变形最大,远离中心的地表处最小。路基变形随着融化范围的增大而增加。此外,不同运营时间的路基变形速率不同。随着年平均地温的升高,路基沉降也随之增大。     

道路冻胀翻浆成因及防治技术

随着高速公路的大量建设,在冻土区域修建公路时,由冻土冻胀翻浆所引起的道路建设问题日益突出,已严重影响到工程技术人员对工程质量和进度的把握与控制。由于冻土的特殊工程特性,导致了防治技术的特殊性。文章介绍了冻土的组成及形成、冻结力的影响因素,并针对其工程特性,在施工上提出了相应的防治技术。     

冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

公路土质路基边坡坡面冲刷稳定性的模糊综合评价

在综合分析公路土质路基边坡坡面冲刷稳定性影响因素的基础上,提出了公路土质路基边坡坡面冲刷稳定性模糊综合评价系统方法。首先选取18项评价指标,建立这些评价指标的量化方法。对于连续型指标,可采用4类共16种隶属函数描述方法;对于离散型指标,可采用经验赋值方法。然后采用专家打分法确定评价指标的权重,提出模糊综合评价的模型及两种评价原则,最后通过应用实例分析,验证了模糊综合评价方法在评价公路土质路基边坡坡面冲刷稳定性方面的可行性和有效性。     

高液限土路基填筑技术研究

通过对福建某高速公路高液限土较为详细的室内试验和现场填筑试验 ,证明采用合理的施工工艺与质量控制措施 ,高液限土是可以用于高速公路路基填筑的。     

基于夹杂体本构理论的混凝土渠道冻胀模拟

研究独立参数少且能够满足生产实际的冻土本构模型,对科学指导寒区混凝土衬砌渠道的建设非常必要。在冻土属横观各向同性材料的基础上,基于复合材料夹杂理论提出一种新型冻土本构模型,将冻土分别视为各向同性、横观各向同性线弹性材料,把渠基冻土和渠道衬砌作为一个整体结构,应用元通用软件ADINA,对甘肃靖会梯形混凝土衬砌渠道冻胀进行热应力耦合数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、应力场和变形场,研究衬砌板冻胀受力和变形规律,并对结果进行对比分析。结果表明,该模型能较好地反映梯形混凝土衬砌渠道的冻胀机理和冻胀温度场、应力场及变形场的基本规律,与实测成果吻合较好。     

多年冻土地区路基纵向裂缝影响因素

根据青藏公路纵向裂缝现场勘察和形成机理分析,认为导致路基纵向裂缝的主要原因是路基边坡坡脚下融化区的产生及发展。通过非线性弹塑性有限元分析,研究了融化深度、融化区位置和融化区切入长度对纵向裂缝形成的影响规律。研究结果表明：随着融化深度不断加深,纵向裂缝产生的可能性增加,且规模逐渐增大,但并不影响裂缝产生的位置;融化区切入长度不同,纵向裂缝产生的位置不同,纵向裂缝的规模也不同;在所有切入长度中,存在一个临界长度,此时纵向裂缝的规模最大;随着融化区中心位置不断向路基中心移动,路基纵向裂缝呈现出复杂的变化现象,融化区中心位置影响路基纵向裂缝是否产生及其产生的位置。     

季节冻土区高速公路路基含水状况与冻害调查

冻胀形成的纵向裂缝和道路翻浆导致的沉陷鼓包及车辙变形是季节冻土区高速公路路基冻害的主要形式。野外调查的大量资料表明,地下水是导致路基冻害的最积极活跃的因素。它不仅侵袭软化路基,增加其冻胀,而且侵袭防冻砂砾层甚至底基层,使其失去防冻作用和辅助承载作用,致使道路翻浆破坏。这种水分来源不一定都是地下水由下向上的竖向迁移,地面水也可通过路肩边坡、失效排水沟、路面裂缝和中央分隔带等部位侵袭到路基中来,从而使路基土和结构层材料性能恶化。     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素。采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性。结果表明：季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算。