本文關(guān)鍵詞：凍土區(qū)地下水對路橋過渡段差異性沉降影響的模型試驗研究

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【摘要】：青藏鐵路作為一條既有鐵路,其沿線環(huán)境大多數(shù)為多年凍土區(qū),所以其路橋過渡段差異性沉降的問題比一般地區(qū)更為嚴重與復雜。經(jīng)過對青藏鐵路部分線路的勘察可知,路橋過渡段出現(xiàn)差異性沉降病害非常普遍,且具有沉降量大的特點。目前治理這種病害的主要方法是道砟填埋法,經(jīng)過對使用此治理方法的路橋過渡段的后期追蹤監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)此方法雖然短時間內(nèi)有效,但鐵路經(jīng)過長時間運行后,過渡段依然會出現(xiàn)大幅度沉降。如果堅持用此方法進行沉降治理,可能還會造成新的病害。此外,隨著凍土區(qū)地溫的升高、氣候環(huán)境變化以及人類頻繁活動,凍土區(qū)原有水文地質(zhì)環(huán)境逐漸發(fā)生改變,凍土區(qū)地下水對路橋過渡段的差異性沉降影響也逐步加劇。由于國內(nèi)對處于含地下水凍土區(qū)的路橋過渡段沉降研究稀缺,且現(xiàn)場試驗受到地質(zhì)環(huán)境等因素限制,導致了目前大多數(shù)對路橋過渡段的研究基本上基于理論分析以及有限元模擬分析�，F(xiàn)有的室內(nèi)模型試驗均在恒低溫環(huán)境下進行,致使凍土模型無法形成活動層,與實際不相符合�；谶@些問題,本文結(jié)合凍土地下水存在特性來開展室內(nèi)模型試驗。本次試驗主要存在兩個目的:在交變溫度環(huán)境中形成活動層;通過埋設(shè)地下水熱效應以及滲流效應模擬設(shè)備來觀測坡腳積水以及地下水對路橋過渡段差異性沉降的影響。試驗分析可得出以下主要結(jié)論:(1)室內(nèi)試驗活動層從初始到基本穩(wěn)定過程中,距離外界大氣近的土層溫度變化趨勢呈現(xiàn)較為規(guī)律的正弦波動;隨著距離外界大氣越遠,土層溫度變化幅度會逐漸減小直到達到一個基本恒定值。(2)凍土區(qū)隨著外界溫度的逐漸提高,活動層融化深度逐漸增加,在9、10月份基本達到極值,11月份迅速出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象�；顒訉拥膬鼋Y(jié)過程會出現(xiàn)雙向凍結(jié)現(xiàn)象,即活動層從表層以及凍土上限向活動層內(nèi)部進行凍結(jié)。一個凍融循環(huán)過程中,活動層處于凍結(jié)期的時間要小于融化期。(3)交變溫度下過渡段的沉降與恒低溫下過渡段沉降比較明顯增加。且恒低溫情況下過渡段的沉降基本只出現(xiàn)一次較大幅度的沉降現(xiàn)象,而在交變溫度下過渡段會出現(xiàn)兩次較大幅度的沉降現(xiàn)象。(4)一般情況下,地下水的滲流效應對過渡段沉降的影響要略大于熱效應對過渡段的影響。此次試驗中,坡腳積水熱效應以及滲流效應使過渡段沉降分別增加0.8mm和0.9mm。層下水的熱效應以及滲流效應使過渡段沉降分別增加0.7mm和1.2mm。
【關(guān)鍵詞】：多年凍土 路橋過渡段 活動層 差異性沉降 地下水 模型試驗
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U416.1;U443.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 本試驗研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 凍土工程的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 凍土區(qū)地下水及凍土融沉相關(guān)研究11-13
• 1.2.3 凍土地區(qū)路橋過渡段研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本試驗研究的發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 試驗研究主要內(nèi)容及意義16-17
• 1.3.1 本試驗主要內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本試驗研究的意義17
• 1.5 本試驗研究所用技術(shù)路線17-18
• 2 青藏鐵路沿線地下水分布情況18-22
• 2.1 凍土區(qū)地下水18-21
• 2.1.1 多年凍土區(qū)凍結(jié)層上水的分布規(guī)律19-20
• 2.1.2 多年凍土區(qū)凍結(jié)層下水的分布規(guī)律20-21
• 2.2 小結(jié)21-22
• 3 室內(nèi)路橋過渡段模型試驗22-42
• 3.1 混凝土橋臺模型的制作22-26
• 3.1.1 橋臺模型制作依據(jù)22-24
• 3.1.2 混凝土橋臺模型制作過程24-26
• 3.2 路橋過渡段模型與路基模型的制作26-28
• 3.2.1 過渡段模型與路基模型制作依據(jù)26-28
• 3.2.2 過渡段模型與路基模型制作過程28
• 3.3 路基下部土體填裝以及溫度傳感器安置過程28-31
• 3.3.1 路基下部土體填裝過程28-30
• 3.3.2 溫度傳感器擺放位置30-31
• 3.4 模型中地下水的制備31-33
• 3.4.1 地下水構(gòu)造原理31-32
• 3.4.2 地下水熱源的設(shè)定依據(jù)32
• 3.4.3 熱源模型的構(gòu)成32-33
• 3.5 室內(nèi)試驗裝置介紹33-37
• 3.6 試驗加載方案37-39
• 3.6.1 加載依據(jù)37-38
• 3.6.2 試驗加載方式38-39
• 3.7 試驗模擬區(qū)域及橋梁的選定39-42
• 3.7.1 區(qū)域的選定39-41
• 3.7.2 橋梁的選定41-42
• 4 活動層形成模擬實驗分析42-57
• 4.1 活動層形成試驗方案42-43
• 4.2 活動層形成數(shù)據(jù)整理及分析43-47
• 4.3 活動層深度的標定47-51
• 4.4 坡腳積水對活動層深度影響模擬試驗的數(shù)據(jù)整理及分析51-56
• 4.5 小結(jié)56-57
• 5 地下水對路橋過渡段影響試驗分析57-66
• 5.1 過渡段模型試驗過程57-58
• 5.1.1 試驗大氣氣溫的設(shè)定57
• 5.1.2 試驗工況57-58
• 5.2 試驗工況數(shù)據(jù)整理及分析58-64
• 5.2.1 坡腳積水及層下水對過渡段的沉降影響59-62
• 5.2.2 坡腳積水及層下水對橋臺的沉降影響62-63
• 5.2.3 坡腳積水及層下水對路橋過渡段差異性沉降的影響63-64
• 5.3 小結(jié)64-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 攻讀學位期間的研究成果72

【參考文獻】

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本文編號：1109244