G214國道穿越大片多年凍土區(qū),路基穩(wěn)定性受諸多不利因素影響,部分路段病害頻發(fā)。同時,青藏高原第一條高速公路共玉高速(G0613)與G214國道共和-玉樹段平行修筑,對路基的穩(wěn)定性提出了更高要求。因此,對G214國道多年凍土路基地溫特性及路基保護措施的研究不僅可以為路基的修復、補強工作提供科學依據(jù),還能為今后該地區(qū)的公路建設積累寶貴經(jīng)驗。本文的主要研究內(nèi)容及結論如下:1、在系統(tǒng)地分析了 G214國道沿線凍土特性和氣候特點的基礎上,構建了無保護措施路基的水熱耦合模型,對路基在年周期內(nèi)和不同年份的溫度場展開深入研究,并對不同高度、寬度、坡度的路基進行模擬計算,研究路基尺寸效應對地溫的影響。結果表明:路基寬度越大,熱穩(wěn)定性越差;綜合考慮多方因素認為,19m寬度路基的合理填筑高度為3～5m;路基坡度過大或過小,土體的熱穩(wěn)定性均難以達到最好。2、提取相關文獻中的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù),從淺層地溫變化、豎向地溫分布、一年內(nèi)的溫度變化、溫度包絡線等方面對不同結構路基的地溫特性進行對比研究,結果表明:通風管路基溫度變化幅度最大,冬季降溫效果顯著,但夏季管內(nèi)高溫導致上部土體溫度遠高于塊石路基,下部土體的放熱期不及塊石路基持久。3、通過在多孔介質(zhì)非等溫滲流模型中定義浮升力,模擬空氣自然對流效應,利用水熱耦合模型計算塊石、通風管路基20年內(nèi)的溫度場、水分場及位移場。結果表明:通風管路基在降低地溫、提高最大融深、減小土體下部未凍水含量、控制變形等方面的效果優(yōu)于塊石路基,但夏季土體高溫的弊端較為突出。4、研究塊石路基的制冷機理,并據(jù)此計算不同粒徑、不同厚度下塊石路基的溫度場,研究表明:塊石層主要通過空氣自然對流降溫,其降溫過程發(fā)生在11月至次年4月,2月中旬對流影響范圍最廣,1月中旬空氣流速最大,且對流強度有逐年減小的趨勢。不同厚度和粒徑塊石層的計算結果顯示,當塊石層厚度為1.8m時,路基的降溫效率最高;當塊石粒徑為6～8cm時,路基的降溫效果最好。5、對有無控制門通風管路基的溫度場進行數(shù)值模擬,計算結果顯示,在通風管兩側安裝自動控制門能在夏季有效降低通風管路基的地溫,基本消除了普通通風管路基的弊端,路基的最大融深顯著抬升,下伏土的熱穩(wěn)定性有明顯改善。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U416.16
【部分圖文】：

??根據(jù)本文的研宄目的和相關內(nèi)容，可以將本文的研究分為以下步驟，如圖１－２??所示。??Ｇ２１４多年凍土路基地溫ｙ性及路基保護措施研宄???＇ｉｆ?Ｘ?士???數(shù)值模擬研宂｜?｜資料收集與調(diào)查｜?｜地溫數(shù)據(jù)研究????ＩＩ?」????邊界條件

２?Ｇ２１４國道的工程條件及熱穩(wěn)定性影響因素??Ｇ２１４國道沿線不同地區(qū)的凍土分布具有一定差異，本章將對多年凍土的工程??條件進行分析，依據(jù)溫度指標對多年凍土進行分類，并結合道路沿線的監(jiān)測數(shù)據(jù)??從自然氣候環(huán)境、工程地質(zhì)條件、路基設計參數(shù)三個方面對路基熱穩(wěn)定性的影響??因素進行分析。??２．１?Ｇ２１４沿線多年凍土分布及分類??２．１．１?Ｇ２１４沿線多年凍土分布??Ｇ２１４總體呈東北－西南走向，沿途跨越了?２個緯度帶，穿越鄂拉山、姜路嶺、??長石頭山、巴顏喀拉山等山地，地表起伏變化大，平均海拔超過４０００ｍ，沿線凍??土呈現(xiàn)出多種類型，其中多年凍土集中分布在鄂拉山至雁口山段。??５０００１?｜?多年凍土區(qū)??

Ｉ９６０?１９６５?１９７０?１９７５?１９８０?１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０??年份??圖２－６?１９６０？２０１３年７月份氣溫變化??Ｆｉｇｕｒｅ?２－６?Ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ａｖｅｒａｇｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｉｎ?Ｊｕｌｙ?ｉｎ?１９６０￣２０１３??圖２－４？２－６為瑪多、玉樹、共和地區(qū)Ｉ９６０年？２０１３年大氣溫度的逐年變化曲??線。經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn)，瑪多地區(qū)的溫度遠小于其它兩個地區(qū)，以年平均地溫為??例，共和、玉樹的累年平均氣溫分別為４．６°Ｃ和３．８°Ｃ，而瑪多僅為－３．３°Ｃ。從發(fā)展??趨勢上看，三個地區(qū)均表現(xiàn)出明顯的增溫趨勢，但不同地區(qū)的增溫幅度略有不同。??１３??
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本文編號：2874271