多年凍土路基融沉機理及路面結構對策研究.pdf

1、隨著多年凍土地區(qū)公路建設的發(fā)展，破壞了凍土的熱平衡狀態(tài)，使得路基路面修筑過程中出現(xiàn)的工程問題及使用期的早期破壞現(xiàn)象越發(fā)明顯，這些問題的形成與發(fā)展促使對多年凍土地區(qū)路基融沉機理、路基融沉預測、路面結構分析和路基路面病害對策等方面進行研究。本文在對多年凍土地區(qū)路基路面典型破壞調查的基礎上，就上述問題進行深入研究和探索。 在多年凍土地區(qū)，由于全球氣候變暖和道路結構物的影響，使原有路基熱平衡狀態(tài)被破壞，為全面研究路基融沉失穩(wěn)過程，本文根

2、據(jù)混合物基本理論，將凍土看作由土顆粒、冰和流體(未凍水和氣體)組成的多孔介質，在基本假設條件下，根據(jù)確定性公理、局部作用公理和等存性公理，結合質量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律、熵不等式和體積份數(shù)條件推導了凍土融沉過程的混合物理論，為凍土融沉機理分析提供了理論基礎。 多年凍土路基融沉失穩(wěn)過程與環(huán)境要素、路基路面結構及材料熱力學參數(shù)等有關，本文通過進行土體室內凍融試驗，測試了土體在整個凍融過程的溫度場分布和土體變形曲線。然后

3、，選擇和試驗土樣幾何尺寸、土體熱物性參數(shù)、邊界條件相同的計算模型進行溫度場數(shù)值模擬，計算結果和試驗結果吻合。 凍土融沉是由于凍土內部熱積累，降低了凍土的力學性能，導致土體融沉變形，本文應用有限元方法進行凍土融沉數(shù)值模擬，采用和溫度場計算相同的模型，將溫度場計算結果作為場變量，輸入到模型位移計算中，模型材料的物理、力學參數(shù)定義為溫度場的函數(shù)，利用土體固結理論進行模型位移的數(shù)值計算，比較試驗和計算結果，驗證了數(shù)值計算方法的可行可信。

4、 以青藏公路路基實測變形資料為依據(jù)，研究凍土路基變形的內在規(guī)律。利用相空間重構理論，將實測時間序列構造為多維空間，在構造的多維空間中，定義自變量、因變量和樣本數(shù)，采用偏最小二乘回歸方法進行數(shù)據(jù)回歸擬合，用特定指標判斷擬合精度，考察擬合結果，建立了多年凍土地區(qū)路基變形預測模型。 由于特殊的地理及氣候條件，多年凍土地區(qū)瀝青路面病害較內地更為嚴重和復雜，這些病害是路基不均勻沉降及在凍融條件下路面材料物理、力學性能降低的外部表現(xiàn)