青藏铁路安多段高温极不稳定冻土斜坡路基稳定性分析

摘要

青藏铁路格拉段穿越550km的多年冻土地段，在青藏高原多年冻土区修建铁路路基，改变了天然地层与外界的热平衡，从而使整个地温场、冻土上限及冻土活动层的厚度都发生了变化，使路基各部分产生不均匀变形。安多试验段填筑于高温极不稳定冻土斜坡段内，地质条件特殊，斜坡路基稳定性对行车安全至关重要，因此，对安多试验断斜坡路基进行稳定性评价具有重要的理论和实际意义。 本文以青藏铁路安多试验段实测数据为基础，对该路基地温、多年冻土人为上限的变化特征以及路基水平位移与差异沉降特征进行了分析研究；同时，结合现场和室内试验得到评价安多段斜坡路基稳定性的物理力学参数；应用有限元软件模拟出该段路基在不同季节的稳定性系数和潜在滑移面，不同的计算方法均显示斜坡路基的稳定性系数在每年1～2月份最大，10月份左右达到最小，通过对比各种情况得知斜坡路基在同一季节无裂缝设置土工格栅时稳定性系数最大；然后在考虑气候变暖条件下，对路堤、地基土未来50年的温度场及人为上限进行了有限元数值模拟；最后根据预测得到斜坡路基的人为上限，同时模拟了未来50年斜坡路基内变形场的分布特征。通过对冻土路基的稳定性分析，笔者认为安多试验段冻土斜坡路基在正常行车条件下是稳定的，并且有一定的安全储备。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2冻土斜坡稳定性研究的意义

1.3冻土斜坡稳定性国内外研究现状

1.3.1冻土斜坡稳定性问题

1.3.2冻土斜坡路基稳定性问题

1.4关于冻土斜坡目前存在的问题

1.5本文的研究内容

第二章青藏铁路安多试验段工程概况及监测布置

2.1试验段概况

2.2工程试验设计

2.2.1断面里程及监测内容

2.2.2监测孔点布置面

2.2.3测试方法

2.2.4监测频率

第三章路基填料及地基土的工程性质试验

3.1路堤填料的物理力学性质

3.2地基土的物理力学试验

第四章安多试验段原始数据的分析

4.1测温数据分析

4.1.1天然孔地温的变化特征

4.1.2路基中心地温变化特征

4.1.3阳坡坡脚地温变化特征

4.1.4阴坡坡脚地温变化特征

4.1.5阳坡路肩地温的变化特征

4.1.6阴坡路肩地温的变化特征

4.1.7地温冻融过程线图

4.1.8路基断面的温度特性及路基人为上限的变化特征

4.1.9小结

4.2水平位移数据分析

4.3斜坡路基沉降变形变化特征

4.3.1斜坡路基路肩沉降总体变化特征

4.3.2斜坡路基本体沉降变化特征

4.3.3斜坡路基阴阳坡沉降差异特征

4.3.4横断面方向的沉降变化特征

4.3.5小结

第五章安多段斜坡路基稳定性计算分析

5.1天然边坡的热融滑塌稳定性计算

5.1.1热融滑塌的形成机理

5.1.2天然边坡的热融滑塌计算

5.2斜坡路基安全系数计算与分析

5.2.1理论基础

5.2.2计算模型的建立

5.2.3计算结果输出

本章小结

第六章数值方法分析预测安多段路基稳定性

6.1数值模拟斜坡路基内温度场的分布特征

6.1.1具有相变问题的冻土温度场计算模型

6.1.2瞬态热传导问题的有限单元法

6.1.3安多试验段路基温度场计算模型的建立

6.1.4边界条件的选取

6.1.5斜坡路基的人为上限变化

6.2数值模拟斜坡路基内变形场的分布特征

6.2.1理论基础

6.2.2模型建立

6.2.3结果分析

第七章冻土斜坡路基的工程措施与建议

7.1土工格栅

7.1.1土工格栅加固路堤的工作原理

7.1.2土工格栅的施工工艺

7.1.3土工格栅的实际应用情况

7.2片石的应用

7.2.1片石通风路堤的作用机理

7.2.2片石通风路堤施工工艺

第八章结论

参考文献

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