新型筏板路基在高緯度島狀凍土地區(qū)的應(yīng)用研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-06 13:55

【摘要】：高緯度島狀凍土區(qū)的凍土具有分布不連續(xù)、凍土層厚度較小、對溫度和水分極其敏感等特點(diǎn),這使得該地區(qū)道路面臨著凍脹、融沉與翻漿等路基病害,不利于行車的舒適與安全。本文在收集前人研究資料的基礎(chǔ)上,分析了現(xiàn)有凍土路基處治措施的應(yīng)用效果;結(jié)合筏板基礎(chǔ)在建筑中的應(yīng)用,考慮高緯度島狀凍土的工程特性,提出了新型筏板路基;采用室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)研究了新型筏板路基的承載機(jī)理和變形特性。通過搜集現(xiàn)有資料,總結(jié)歸納了高緯度島狀凍土區(qū)北黑高速、博牙高速、前嫩高速三條公路典型凍土段的處治措施,考慮凍土厚度和凍土融沉特性等分析了各處治措施的工作原理、處治效果和工程造價(jià)等狀況,分析了各種處治措施的局限性�？紤]筏板在減小地基的不均勻沉降方面效果較好,結(jié)合筏板基礎(chǔ)在房屋建筑領(lǐng)域的應(yīng)用,提出了新型筏板路基結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)主要包括:應(yīng)力擴(kuò)散層和新型筏板加固層。為了分析新型筏板對土體承載特性的影響,研發(fā)了新型筏板路基的室內(nèi)承載特性試驗(yàn)裝置,進(jìn)行加筏板模型土體和不加筏板模型土體的承載變形特性試驗(yàn)。結(jié)果表明:新型筏板模型能夠較好的分擔(dān)上部土體傳遞下來的荷載,協(xié)調(diào)不均勻變形;在高應(yīng)力作用下,筏板模型土柱較無筏板模型土柱的沉降減小了2.5mm,相比無筏板模型降低了17%;在凍脹過程中,筏板模型對于土體凍脹變形影響并不大。進(jìn)行加筏板模型土體的凍脹融沉與未凍脹融沉試驗(yàn),分析了凍脹融沉作用對筏板模型沉降變形特性的影響,結(jié)果表明:凍脹融沉?xí)雇馏w會變得更加松軟,土體的整體承載能力降低,雖然此時(shí)新型筏板模型可以分擔(dān)更大的荷載,但經(jīng)歷過凍脹融沉土體的沉降仍要比未經(jīng)過凍脹融沉土體的沉降大8mm左右。應(yīng)用有限差分軟件對室內(nèi)筏板模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)模擬得到的沉降、凍脹變形與試驗(yàn)結(jié)果具有較高的吻合度。進(jìn)一步分析土壓力、沉降變形云圖,表明筏板模型在協(xié)調(diào)土體的不均勻變形方面具有顯著的效果。以S308線為依托,模擬新型筏板路基和普通路基的施工和運(yùn)營過程,計(jì)算了路基沉降變形,發(fā)現(xiàn)新型筏板可以顯著降低施工及運(yùn)營過程中的路基沉降;對比分析了不同筏板尺寸下路基的沉降變形,結(jié)果表明在相同截面面積下,隨著筏板高度的增加,路基沉降變形逐漸減小。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U416.1
【圖文】：