季节冻土区高速铁路路基温度场及保温措施研究

摘要

我国东北地区季节冻土广布，由于高速铁路对路基变形的严格要求，在季节冻土区修建高速铁路，路基的防冻胀问题尤为关键。针对高速铁路无砟轨道路基冻胀问题，本文首先通过对哈大高速铁路的冻胀监测数据的分析，总结了季节冻土区高速铁路路基的冻胀规律，在此基础上结合室内试验及理论分析对冻胀的影响因素进行了研究。其次，在东北某客运专线现场进行了路基地温的监测，通过对地温监测数据的分析，得到路基地温和冻深的变化规律。
　　而针对路基的防冻胀问题，本文提出了季节冻土区新建高速铁路路基的保温措施方案，通过对施加保温措施后的路基温度场的ANSYS有限元模拟分析，得出保温材料-保温护坡这种复合结构对于防治路基冻胀对轨道线形影响的效果较好，同时给出了合理的保温材料铺设宽度、厚度以及保温护坡的填筑宽度。
　　另外，本文还对既有高速铁路路基所采取的保温措施进行了数值模拟，研究表明，既有高速铁路路基所采取的路基表面不完全保温措施效果不明显。目前既有高速铁路路基冻胀防治的关键在于加强路基的防排水。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 路基冻胀的研究现状

1．2．2 保温材料在路基中的应用研究现状

1．2．3 保温护坡的应用研究现状

1．3 研究内容

2 高速铁路路基冻胀现状及影响因素分析

2．1 哈大高铁概况

2．1．1 工程概况

2．1．2 气候条件

2．1．3 路基设计

2．2 路基冻胀的现状

2．3 路基冻胀主要影响因素分析

2．3．1 温度

2．3．2 水分

2．3．3 路基填料的性质

2．4 本章小结

3 高速铁路路基地温的现场监测与分析

3．1 试验段路基的工程概况

3．2 试验段地温监测内容

3．2．1 地温监测方案

3．2．2 自动监测系统

3．2．3 现场元器件的安装

3．2．4 数据的采集及处理

3．3 地温监测结果分析

3．3．1 冻结深度变化规律

3．3．2 地温变化规律

3．4 本章小结

4 高速铁路路基保温措施效果的数值分析

4．1 路基温度场计算的有限元理论

4．1．1 温度场控制方程

4．1．2 边界条件的分类

4．2 路基保温措施计算模型

4．2．1 基本假定

4．2．2 几何模型

4．2．3 边界条件及初始条件

4．2．4 保温材料及计算土层参数

4．3 有限元计算

4．4 计算结果分析

4．4．1 计算模型的验证

4．4．2 普通路基温度场分析

4．4．3 新建路基保温措施计算结果分析

4．4．4 既有路基保温措施计算结果分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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