隔水层对季冻区路基温湿度场影响的数值分析

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1、分类号:U41410710-2013521108专业硕士学位论文隔水层对季冻区路基温湿度场影响的数值分析郑瑞红导师姓名职称郝培文教授专业学科类别工程硕士申请学位级别硕士及领域名称交通运输工程论文提交日期2017年10月25日论文答辩日期2017年12月13日学位授予单位长安大学万方数据NumericalAnalysisofInfluenceofAquifugeonTemperatureandMoistureFieldinSubgradeofSeasonalFrozenRegionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：

2、ZhengRuihongSupervisor：Prof.HaoPeiwenChang’anUniversity,Xi’an,China万方数据万方数据摘要随着季节性冻土区高速公路的建设和投入运营，季节性冻土路基长期冻融循环作用下的稳定性问题逐渐受到人们的重视和关注。对季节性冻土区而言，维持湿度稳定是保障寒区路基冰冻稳定，提高路基耐久性的重要途径。为了防治季节性冻土区道路冻害，本研究的依托工程首次提出和应用了路基双隔离层技术，其主要目的在于隔离路床下的毛细水并最大限度地减少路床土体聚冰量，同时隔离路床顶面的路面渗水并横向排水，以期达到长期稳定。本文基于这一思想，对路基下部隔水层的材料

3、参数、设置部位及其对路基温度场、水分场的影响进行了数值模拟研究。首先，对依托工程路基土进行了基本物理力学实验，分析了代表土样的颗粒组成、化学成分、物理力学性质，得出土体基本参数和力学特性等，结合国内外的土体冻胀特性分类，对该工程土样进行了冻胀特性分类判别。然后，收集工程当地气象资料，并利用ABAQUS软件建立季节性冻土区路基温度场有限元计算模型，分析季节性冰冻地区路基温度场变化规律，预估路基聚冰带的形成位置，为季节性冻土区路基的双隔离层设置提供依据。最后，利用ABAQUS软件建立有限元模型进行仿真模拟计算，分析隔水层设置位置的影响，评价隔水层的隔水效果，并提出路基隔水层施工质量控制

4、措施及在设计与施工中需要注意的一些问题，以指导实际工程施工。关键词：季节性冻土；路基；数值模拟；温度场；隔水层I万方数据AbstractWiththeconstructionandoperationofhighwayinseasonalfrozenregion,theproblemofstabilityforseasonalfrozensubgradeunderfreeze-thawcycleeffecthasgraduallyattractedpeople’sattention.Forseasonalfrozenarea,keepingthestabilityofhumidity

5、isanimportantwaytoguaranteethestabilityoffrozenroadbedandimprovethedurabilityofroadbed.Tosolvetheproblemsinseasonalfrozenzone,“doubleisolationlayertechnology”ofseasonalfrozensubgradewasfirstlyproposedandadoptedinthebackgroundengineeringentity.Settingdoubleisolationlayerismainlyaimedatisolating

6、thecapillarywaterandminimizingtheamountoficeinroadbed.Anditcanisolatetheseepagefromthetopsurfacetoachievelong-termstability.Basedonthismechanism,thematerialproperties,lacationanditseffectontemperatureandmisturefieldofsubgradeareresearchedbynumericalsimulationinthisthesis.Firstly,wethesiscarrie

7、doutsubgradesoil’sbasicexperimentsofsupportingprojectsfirstly,andanalyzedtheparticlecomposition,chemicalcomposition,physicalandmechanicalpropertiesofsoilsamples,andthendefineditsfrozenclassificationaccordingtoforeignanddomesticresearch.