青藏铁路多年冻土安多试验段斜坡路基稳定性研究与工程处理对策分析

摘要

在青藏高原多年冻土斜坡地带填筑铁路路基，改变了天然地层与外界的热平衡，从而改变了路基地温场。由于路基地温的不对称和斜坡路基的几何不对称，引起了路基变形的不对称。青藏铁路多年冻土斜坡路基稳定性对铁路长期运营具有潜在的威胁，分析研究当前和未来斜坡路基稳定性可指导路基工程的正确设计和施工，从而保证铁路的安全运营。本文通过对青藏铁路安多试验段斜坡路基地温和变形分析，得出斜坡路基地温变化特征、月平均地温变化特征、积温变化特征、多年冻土人为上限的变化趋势以及路基差异沉降与水平位移特征；通过有限元计算预测未来50年斜坡路基的地温变化特征，以计算得到的冻土人为上限为地层分界线，基于强度折减法理论，采用FLAC<'3D>软件评价未来50年不同年份的斜坡路基稳定性，并分析不同边坡坡度的路基稳定性。 通过上述工作得出如下结论： 1、青藏铁路的修建，引起多年冻土地温重分布；斜坡路基坡向的不同和几何尺寸的不对称，造成温度场的不对称，从而导致路基变形的不对称； 2、斜坡路基阳坡侧水平位移和竖向沉降均大于阴坡侧；在路基填筑后的第一个暖季，斜坡路基水平位移与垂直沉降都较大，试验断路基经历了三个冻融周期后，热、力基本趋于平衡； 3、数值计算结果表明，未来20年之后，路基的多年冻土逐渐退化； 4、冻土斜坡路基的稳定性分析，试验段在目前及未来40年内基本稳定，未来20年后，随着冻土的逐步消融，稳定性系数会逐渐增大；随着路基边坡坡度的减小，稳定性系数逐渐增大。

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致谢

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3冻土斜坡稳定性国内外研究现状

1.4冻土斜坡目前存在的问题

1.5研究内容与技术路线

1.5.1研究内容

1.5.2研究方法

1.5.3技术路线

第二章青藏铁路安多试验段斜坡路基工程情况

2.1安多试验段工程地质特征

2.1.1试验段地形地貌

2.1.2试验段气候特征

2.1.3试验段地层岩性

2.1.4试验段水文地质条件

2.1.5试验段多年冻土特征

2.1.6试验段地震烈度

2.1.7试验段工程地质问题

2.2安多试验段斜坡路基工程设计

2.2.1试验段路基断面形式

2.2.2断面里程及监测内容

2.2.3测试路基断面监测孔点布置

2.2.4试验段监测仪器设备

2.2.5试验段监测方法

2.2.6试验段监测频率

2.3试验段斜坡路基填料及地基土的工程性质试验

2.3.1路堤填料的物理力学性质

2.3.2地基土的物理力学试验

2.4本章小结

第三章青藏铁路安多试验段斜坡路基监测分析

3.1青藏铁路安多试验段路基地温监测与分析

3.1.1各测温孔地温随深度变化特征

3.1.2月平均地温变化特征

3.1.3积温曲线变化特征

3.1.4人为上限变化特征

3.2青藏铁路安多试验段变形监测与分析

3.2.1斜坡路基沉降变形变化特征

3.2.2斜坡路基水平位移变化特征

3.3本章小结

第四章冻土斜坡路基稳定性计算分析

4.1 FLAC3D软件

4.1.1 FLAC3D基本原理

4.1.2 FLAC3D本构模型概述

4.1.3 FLAC3D特点

4.2强度折减分析方法

4.2.1强度折减原理

4.2.2滑动面确定

4.2.3坡坏准则

4.2.4强度折减法优点

4.3试验段斜坡路基地温模拟预测

4.3.1路基热分析材料属性

4.3.2路基热分析初始条件

4.3.3路基热稳定模型建立

4.3.4计算结果分析

4.4未来斜坡路基稳定性数值分析

4.4.1路基稳定性分析材料属性

4.4.2路基稳定性分析初始条件

4.4.3路基稳定性分析模型建立

4.4.4计算结果分析

4.5本章小结

第五章斜坡路基稳定性防护工程措施

5.1热棒

5.2保温材料

5.3遮阳棚

5.4碎石护坡+片石路基

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

作者简历