多年凍土區(qū)U型槽的水平凍脹特性試驗及理論研究.pdf

1、在多年凍土區(qū)，U型排水渠道經(jīng)常遭受水平凍脹力的破壞，嚴重影響構(gòu)筑物的服役性能。本文以青藏高原多年凍土區(qū)路基邊坡U型槽排水渠道為研究對象，采用現(xiàn)場試驗、理論分析和數(shù)值計算相結(jié)合的手段，研究了多年凍土區(qū)U型槽的水平凍脹力分布特征，建立了多年凍土區(qū)U型槽的水熱力三場耦合數(shù)值模型，分析了U型槽埋深、周圍土體含水量、周圍土體換填范圍及結(jié)構(gòu)形式對溫度場及水平凍脹力的影響。本文主要研究成果如下:
　　(1)U型槽周圍土體的溫度和外界溫度具有強烈

2、的相關(guān)性，結(jié)構(gòu)周圍土體溫度在2月份達到最低，其周圍活動層完全凍結(jié)。
　　(2)作用于結(jié)構(gòu)上的水平凍脹力沿深度非均勻分布，隨深度先增大后減小并在結(jié)構(gòu)的1/2～1/3處達到水平凍脹力峰值;同時，隨U型槽周圍土體溫度的降低作用于結(jié)構(gòu)的水平凍脹力也隨之增大，并在2月份水平凍脹力達到最大狀態(tài)。
　　(3)不同埋深條件下，水平凍脹力均沿埋深非均勻分布，其數(shù)值大小在結(jié)構(gòu)中部存在明顯差異，主要體現(xiàn)在2月份水平凍脹力最大時刻，埋深0.7m、1

3、.7和3mU型槽在0.35m、0.65m和1.65m處，水平凍脹力峰值分別為20.45kPa、31.65kPa和40.14kPa。
　　(4)不同含水量條件下，水平凍脹力分布與基本模型相同但數(shù)值大小隨含水量的增加而增大，主要體現(xiàn)在2月份，含水量11％、15％和20％均在0.6m左右水平凍脹力達到峰值分別為31.65kPa、36.72kPa和38.86kPa。
　　(5)不同換填范圍條件下，水平凍脹力峰值及位置均有顯著變化，側(cè)