【摘要】：東北多年凍土區(qū)是我國的第二大凍土分布區(qū),該區(qū)的凍土分布具有明顯的緯度地帶性。位于大興安嶺地區(qū)的漠北公路是我國高緯度高寒連續(xù)多年凍土區(qū)的第一條高等級公路。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在全球氣候變暖、人類工程活動等因素的影響下,漠北公路路基發(fā)生了沉陷、波浪、不均勻沉降、邊坡滑塌等嚴(yán)重的病害。本文立足于東北大興安嶺地區(qū)多年凍土退化的事實,著眼于漠北公路路基養(yǎng)護的需求,旨在探索漠北公路路基的融沉演化規(guī)律及其控制方法,通過現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值計算等手段,研究了漠北公路修建之后50年內(nèi)其路基溫度場、變形場的演化規(guī)律,提出了適合于漠北公路的路基融沉控制方法。主要研究內(nèi)容及取得的成果如下:(1)經(jīng)過調(diào)研確定了漠北公路融沉病害發(fā)生的主要路段,進行了溫度、變形傳感器的現(xiàn)場設(shè)埋,實現(xiàn)了漠北公路多年凍土路基溫度場和變形場的長期遠(yuǎn)程監(jiān)測;通過數(shù)據(jù)的采集和分析,得到了監(jiān)測期內(nèi)路基溫度場的分布特征及其變化規(guī)律。(2)基于COMSOL Multiphysics有限元分析軟件,建立了漠北公路路基熱力耦合數(shù)值模型,發(fā)現(xiàn)路基修筑后5年內(nèi)天然地基與路基溫度場處于相互平衡階段,之后外界升溫對土體溫度場的影響開始顯現(xiàn)。路基的修筑破壞了原有地基溫度場的均勻性,使地基內(nèi)連續(xù)多年凍土逐漸成為不連續(xù)島狀凍土。路基沉降的發(fā)展呈先快后慢的趨勢,路基中心線處的沉降最大,沉降主要發(fā)生在地表下高溫高含冰量黏土層內(nèi)。(3)在原有路基溫度場和變形場研究的基礎(chǔ)之上,建立了漠北公路熱棒路基數(shù)值模型,研究了熱棒對于凍土路基溫度場和變形場的影響,分析了其在處置漠北公路路基融沉問題時的有效性。通過研究熱棒的橫向布置位置、埋設(shè)深度以及形狀對于路基溫度場、變形場的影響,提出了在路基坡腳處埋設(shè)L型熱棒的熱棒處置方案。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文課題小組于 2018 年 7 月沿著漠北公路主線進行了現(xiàn)場病害調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，漠北公路路基病害的主要表現(xiàn)形式為沉陷、波浪、不均勻沉降、邊坡滑塌等，如圖 1-1 所示。

c) 水泥板側(cè)移 d) 錯臺圖 1-2 漠北公路路面病害據(jù)統(tǒng)計，漠北公路現(xiàn)有凍土沉降路段累計達(dá) 5 公里，主要集中在 K29~K33，，其中以 K31+680~K32 段最為嚴(yán)重，最大沉陷深度可達(dá) 60cm 以上，各路段的病害分布情況如表 1-1 所示。表 1-1 漠北公路各路段病害分布情況病害類型 分布路段 分布比例/%路基病害沉陷K26+210~K27+000、K31+280~K31+500、K31+700~K32+0001.69波浪 K31+700~K32+000 0.39不均勻沉降 K6+130~K6+300、K20+640~K20+705 0.30邊坡滑塌 K20+640~K20+705、K23+900~K24+000 0.21路面病板角碎裂K16+700~K16+800、K20+640~K20+705、K23+900~K24+000、K31+280~K31+500、K31+700~K32+0001.01縱向裂縫K17+710~K17+730、K20+640~K20+705、K23+900~K24+000、K31+700~K32+0000.63K17+830~K17+880、K20+640~K20+705、
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U418.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2704671