本文選題：多年凍土 + U型排水渠道　； 參考：《北京交通大學》2017年碩士論文

【摘要】：在多年凍土區(qū),U型排水渠道經常遭受水平凍脹力的破壞,嚴重影響構筑物的服役性能。本文以青藏高原多年凍土區(qū)路基邊坡U型槽排水渠道為研究對象,采用現(xiàn)場試驗、理論分析和數(shù)值計算相結合的手段,研究了多年凍土區(qū)U型槽的水平凍脹力分布特征,建立了多年凍土區(qū)U型槽的水熱力三場耦合數(shù)值模型,分析了 U型槽埋深、周圍土體含水量、周圍土體換填范圍及結構形式對溫度場及水平凍脹力的影響。本文主要研究成果如下:(1)U型槽周圍土體的溫度和外界溫度具有強烈的相關性,結構周圍土體溫度在2月份達到最低,其周圍活動層完全凍結。(2)作用于結構上的水平凍脹力沿深度非均勻分布,隨深度先增大后減小并在結構的1/2～1/3處達到水平凍脹力峰值;同時,隨U型槽周圍土體溫度的降低作用于結構的水平凍脹力也隨之增大,并在2月份水平凍脹力達到最大狀態(tài)。(3)不同埋深條件下,水平凍脹力均沿埋深非均勻分布,其數(shù)值大小在結構中部存在明顯差異,主要體現(xiàn)在2月份水平凍脹力最大時刻,埋深0.7m、1.7和3mU型槽在0.35m、0.65m和1.65m處,水平凍脹力峰值分別為20.45kPa、31.65kPa和 40.14kPa。(4)不同含水量條件下,水平凍脹力分布與基本模型相同但數(shù)值大小隨含水量的增加而增大,主要體現(xiàn)在2月份,含水量11%、15%和20%均在0.6m左右水平凍脹力達到峰值分別為31.65kPa、36.72kPa和38.86kPa。(5)不同換填范圍條件下,水平凍脹力峰值及位置均有顯著變化,側邊土體的0～2.8m換填范圍是影響水平凍脹力的主要范圍,換填超過2.8m后,水平凍脹力幾乎不再降低。(6)相同埋深條件下,梯形結構產生的水平凍脹力相比U型結構增大13%～15%左右,而其分布形式基本相同,因此,U型結構在降低水平凍脹力方面優(yōu)于梯形結構。
[Abstract]:In permafrost regions, U-type drainage channels are often damaged by horizontal frost heaving force, which seriously affects the service performance of structures. In this paper, the horizontal frost heaving force distribution characteristics of U type trench in permafrost region of Qinghai-Xizang Plateau are studied by means of field test, theoretical analysis and numerical calculation. A numerical model of three coupled hydro-thermal fields for U-groove in permafrost region is established. The influences of the depth of U-groove, the water content of surrounding soil, the range and structure of the surrounding soil on the temperature field and horizontal frost heaving force are analyzed. The main results of this paper are as follows: the temperature of the soil around the U-shaped trough is strongly correlated with the outside temperature, and the temperature of the soil around the structure reaches the lowest in February. The horizontal frost heaving force on the structure is distributed inhomogeneously along the depth, first increases with the depth, then decreases and reaches the peak value at 1 / 2 / 1 / 3 of the structure. The horizontal frost heave force of the structure increases with the decrease of soil temperature around the U-shaped channel, and the horizontal frost heave force is distributed inhomogeneously along the buried depth under the condition that the horizontal frost heave force reaches the maximum in February. There are obvious differences between the values in the middle of the structure, mainly at the maximum time of horizontal frost heaving force in February, under the conditions of 0.35mPa 0.65m and 1.65m, and 20.45kPa5kPa 31.65kPa and 40.14kPa.f4, respectively), and the buried depth of 0.7mc1.7and 3mU trough are 0.35mPa-0.65m and 1.65m, respectively. The distribution of horizontal frost heave force is the same as that of the basic model, but the numerical value increases with the increase of water content, mainly in February, when the water content of 1115% and 20% reaches the peak value of 31.65 KPA 36.72 KPA and 38.86 KPA. The peak value and position of horizontal frost heaving force have significant changes. The range of 0 ~ 2.8m of lateral soil mass is the main range affecting horizontal frost heaving force. When the horizontal frost heaving force exceeds 2.8 m, the horizontal frost heave force almost no longer decreases under the same burying depth. The horizontal frost heaving force produced by trapezoidal structure is about 13% higher than that of U type structure, and its distribution is basically the same. Therefore, U type structure is superior to trapezoidal structure in reducing horizontal frost heave force.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV672

【參考文獻】

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本文編號：1838919