加筋对青藏铁路清水河多年冻土段路基稳定性的影响研究

摘要

本文采用附加等效应力有限元方法进行了加筋路堤变形计算，计算结果与现场观测数据显示了基本相同的规律，加筋能有效减小路堤土体水平位移。土工格栅加筋体承担了路堤填料传导的水平荷载，通过加筋体与路基填料土体的界面作用，约束了路堤土体的水平位移。这种作用能有效地预防路堤纵向裂缝的产生或减小裂缝规模。综合考虑加筋的工程效果、施工及造价等方面因素，在路堤中以0.6m间距铺设土工格栅较为合理。　　现场调查发现，在无特殊工程措施的对比试验段，裂缝较多，在路基中心、路肩、护道顶面及坡面均有出现。尽管加筋路堤试验段亦有裂缝出现，但出现的数量少，裂缝的长度和宽度规模较无特殊工程措施的路基试验段要小。裂缝的分析计算结果显示，加筋对减小路基裂缝宽度有较明显的作用。加筋间距越小，加筋体单位变形量所能承受的平衡拉力越大，抑制路堤纵向裂缝扩展的能力越强。加筋体对裂缝扩展的有效抑制是加筋路堤稳定性增加的根本原因。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外多年冻土区路基工程概况

1.3土工合成材料发展概况

1.4土工格栅加筋土的应用研究进展

1.5本文的研究背景、研究内容及技术路线

1.5.1本文的研究背景

1.5.2本文的研究内容

1.5.3技术路线

参考文献

第二章清水河试验段冻土的工程地质特征

2.1试验段自然特征

2.1.1试验段地形地貌

2.1.2试验段气候特点

2.2试验段工程地质条件

2.2.1地层岩性

2.2.2水文地质特征

2.2.3冻土类型及融沉性特征

2.2.4多年平均地温

2.2.5主要工程地质问题

2.3 小结

参考文献

第三章加筋路堤现场试验研究

3.1试验工程概况

3.1.1加筋路堤设计情况

3.1.2监测内容

3.1.3试验方法

3.1.4监测频率

3.2路堤填料的室内土工试验

3.2.1颗粒分析试验

3.2.2压缩试验

3.2.3直接剪切试验

3.2.4击实试验

3.3现场测试数据分析

3.3.1路堤、地基地温场变化特征分析

3.3.2路堤变形特征分析

3.4加筋间距对路堤变形的影响

3.4.1加筋间距对路堤水平差异沉降变形的影响

3.4.2不同加筋间距对路堤水平位移变形的影响

3.5小结

参考文献

第四章路堤温度场的数值模拟

4.1计算模型的建立

4.1.1具有相变问题的冻土温度场计算模型

4.1.2计算区域与计算参数确定

4.2 ANSYS有限元计算

4.2.1 ANSYS有限元软件的功能特色

4.2.2计算方法

4.2.3未来30年内路基人为上限的变化

4.2.4路基阴坡、阳坡温度场的不对称性

4.3温度场模拟计算结果与实测数据的对比分析

4.3.1阴坡、阳坡温度场的对比分析

4.3.2多年冻土人为上限的对比分析

4.4小结

参考文献

第五章加筋路堤变形问题研究

5.1计算模型的建立

5.2加筋路堤有限元分析方法

5.3加筋路堤变形的有限元分析

5.3.1有限元分析路堤变形的过程

5.4计算结果分析

5.4.1加筋对路堤土体水平位移的影响

5.4.2加筋对路堤土体沉降变形的影响

5.5试验段土工格栅设计合理性的评价

5.6小结

参考文献

第六章加筋路堤稳定性研究

6.1清水河试验段路基裂缝基本特征

6.2不同加筋方式路堤的裂缝尺寸计算

6.2.1融沉纵向裂缝计算

6.3小结

参考文献

第七章结论及建议

7.1现场试验结论

7.2数值模拟结论

7.3加筋对路堤稳定性的影响结论

7.4有待进一步研究的问题

本文主要创新点

攻读博士期间主要工作及成果

致谢