季节性冻土地区路基稳定性的数值分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要国道213线郎木寺至川主寺公路改建工程通过我国最大的高原湿地—若尔盖湿地。高原季节性冻土路基经常出现的冻胀、融沉等问题，给行车带来了极大的不便。本文在分析整理现有研究成果的基础上，着重对季节性冻土路基的稳定性进行研究，为今后川西北地区的季节性公路设计提供参考。由于特殊的地理及气候条件，高原季节性冻土地区路基翻浆病害较内地更为严重和复杂，这些主要是路基不均匀沉降及在冻融条件下路基路面材料物理、力学性能降低的外部表现。本文应用ABAQUS软件对发生翻浆病害下路基变形及应力进行有限元数值模拟，通过分析冻土路基融沉条

2、件下的路基路面的结构变形特征，指出翻浆病害是一系列影响因素综合作用的结果。针对路基路面病害特征，提出了病害防治对策。作者从水分迁移的角度对路基进行了渗流仿真。为使路基具有足够的强度、整体稳定性和水稳定性，应尽量满足路基最小临界高度的要求，满足路基干湿类型的要求使路基处于干燥或中湿的状态。在季冻区环境下，路基高度主要是由毛细管水上升高度、地下水位置共同决定的。从保护环境和经济、社会效益等综合考虑，建议采用1．5m填高的路基，并在必要时采取路基中下部铺设透水隔离层的方法。论文在前人所做研究的基础上，根据川西北地区的气候和土性条件，针对该地区的季节性冻土

3、路基隔离层的设置位置进行研究。通过对路基在最不利季节时，不同隔离层位置对应的路基整体应力变形及隔离层自身的应力变形结果比较得到，在川西北地区的公路设计时，将隔离层设置在距路基顶面以下1．0m左右位置，既满足了隔离层和路基整体受力的要求，又保证了隔水保证路基上部的干燥。关键词：季节性冻土；路基；翻浆；数值分析；隔离层；冻胀；融沉西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractThehi曲wayreconstructionprojectoftheStateRoad213whichfromtheLangMusitoChumZhusipassesth

4、roughChina’slargestplateauwetland---Ruoergaiwetland．Theproblem,suchasfrostheave，thawsettlementappearsfrequentlyinseasonalfrozensoilsubgradeontheplateau,whichhasbroughtenormousinconvenienttothedriving．Theimportanceofthisarticleisthestudyofthestabilityofseasonalfrozensubgrade，wh

5、ichhasmainlyReferencevalueforhighwaydesigninnorthwesternSichuaninfutureForespecialgeographicalandclimaticconditions，risingsoiloftheroadinseasonalfrozensoilregionismoresevereandcomplicatedthanthatinotherregion．Thediseaseisexteriorreflectionofasymmetricalsettlementandmechanicalp

6、erformancereducingofroadmaterial．Inthepaper,thedisplacementandstressofpavementstructureunderdifferentsubgradethawingdepthareanalyzedbyABAQUSsoftware．Comparinganalyzedresults，aconclusionwillbedrewthatrisingsoiliscausedbyaseriesofinfluencefactoratthesametime；thecountermeasuresag

7、ainstroadstructurediseasearedesignedbyeontraposingreviewedroaddiseasetraitsinpermafrostregion．Theauthorhascarriedontheseepagesimulationinviewofthemoisturecontentmigrationtothesubgrade．Inordertoenablethesubgradetohavetheenoughintensity,theoverallstabilityandthewaterstability,th

8、esubgradeheightshouldsatisfytherequirementsofthesmallestthecr