列車荷載和凍融循環(huán)作用下凍土路基穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著多年凍土區(qū)青藏鐵路的建設和運營，路基下部地表溫度條件發(fā)生改變，原天然地表下多年凍土水熱狀態(tài)失去平衡，致使路基下部多年凍土上限遷移，在長期列車荷載和凍融循環(huán)作用下，可能會影響路基穩(wěn)定性。因此，應分析研究凍融循環(huán)作用下的路基水熱狀態(tài)，并進行路基熱穩(wěn)定性評價，在此基礎上，研究分析長期列車荷載作用對路基穩(wěn)定性的影響情況，給出未來路基穩(wěn)定狀態(tài)作預測。這對路基工程設計、施工及維護有指導性作用，并對鐵路運營安全具有重要意義。
　　本文在國家

2、自然科學基金(50778012)支持下，研究分析了凍融循環(huán)作用對凍土特性的影響，開展了室內凍土動三軸試驗研究，結合現(xiàn)場調研和觀測結果，建立模型計算分析了凍融作用下路基溫度、水分分布情況，并基于上述研究結果，計算分析了列車荷載和凍融循環(huán)作用對凍土路基穩(wěn)定性影響，取得了以下幾個方面的研究成果：
　　(1)開展了多年凍土區(qū)段青藏鐵路的粉質粘土動三軸試驗，給出不同溫度、含水量、圍壓和振動頻率條件下動彈性模量、阻尼比、動摩擦角和粘聚力等物理

3、量的變化規(guī)律，為計算參數(shù)選擇提供依據(jù)。
　　(2)總結了凍土常用的物理力學等各項表征量，并給出這些表征量對凍土工程性質的具體影響及相關規(guī)律。分析得出受凍融循環(huán)作用影響較大的幾組物理量：干密度、含水(冰)量、彈性模量、抗剪強度、粘聚力等。分析了凍土特殊性質的主要形成過程，即土體的凍結融化過程發(fā)生的物理力學行為變化規(guī)律?；谝延械脑囼灲Y果、理論研究和經(jīng)驗成果，給出數(shù)值計算可以參照的各項物理力學參數(shù)選取規(guī)則。
　　(3)基于路基試

4、驗段實地觀測結果，結合土動力學、傳熱學、凍土物理學等相關理論建立了凍土路基計算模型，研究了凍融循環(huán)對路基溫度和含水量分布的影響，提出了基于溫度和含水量的路基穩(wěn)定性評價方法，并對模型路基未來50年的路基穩(wěn)定狀態(tài)進行了評價。
　　(4)綜合前述研究結果，以青藏鐵路為研究對象，建立了車-軌-路基三維有限元計算模型，研究分析了列車移動荷載作用對處于凍結、融化和含冰等條件下凍土路基的影響，對長期列車荷載作用下凍土路基穩(wěn)定性進行模擬計算并從土