本文關鍵詞：多年凍土區(qū)高等級公路路基路面結構變形特性研究

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【摘要】：青藏高原多年凍土區(qū)為高海拔、輻射強、氣溫低、溫差大、各類凍土廣泛分布的特殊自然環(huán)境,致使路基路面性能衰變相對較快,誘發(fā)了裂縫、車轍、不均勻變形等病害,降低道路使用性能。本文采用現(xiàn)場測試、數(shù)值模擬的方法,對路基路面結構內(nèi)溫度場、位移場展開研究,分析了青藏高原多年凍土區(qū)高等級公路路基路面結構變形特性。以青藏高原多年凍土區(qū)G109青藏公路和G214青康公路為依托,分析了道路沿線氣溫、輻射、降雨、凍土類型等自然環(huán)境特征;基于現(xiàn)場調(diào)研歸納分析了多年凍土區(qū)路基路面典型結構及道路病害類型。建立了伴有相變的非穩(wěn)態(tài)溫度場、水分場及流固熱耦合控制方程;以共玉高速試驗段K629+800~K634+200為典型路段,選取半剛性基層瀝青路面、復合式基層瀝青路面和柔性基層瀝青路面結構,建立了多年凍土區(qū)路基路面結構數(shù)值模型�；诂F(xiàn)場調(diào)研,分析了共玉高速K629+800~K634+200試驗段彎沉、路面變形及病害分布特征,綜合考慮承載力、路面抗變形、抗開裂等因素,評價多年凍土區(qū)試驗路段路面結構路用性能,結果表明復合式基層瀝青路面(4%水穩(wěn)碎石、2%水穩(wěn)碎石試驗段)性能最好;柔性基層瀝青路面(級配碎石、土工格室試驗段)次之�；趦鐾羺^(qū)路基路面結構數(shù)值計算模型,確定典型路段溫度、水分、荷載及位移的邊界條件和模型計算參數(shù),數(shù)值計算路基路面結構的位移變形,并與調(diào)研實測結果進行比較,驗證所建路基路面數(shù)值模型的正確合理性。數(shù)值計算分析了半剛性基層瀝青路面、復合式基層瀝青路面、柔性基層瀝青路面結構的溫度場變化特性,結果表明復合式基層路面結構在提高0℃凍結線、減小凍土融化等方面效果最佳。計算分析不同路面結構位移場變化規(guī)律可知,多年凍土區(qū)復合式基層路面結構變形小于半剛性基層路面結構及柔性基層路面結構。計算分析了寬幅、窄幅復合式基層路面結構的溫度場、位移場及路表沉降,可知寬幅路基路面結構有著顯著的“吸熱、聚熱、保溫”效應,其路基內(nèi)部存在著范圍廣、溫度高的高溫區(qū),結構變形大于窄幅道路結構。
【關鍵詞】：多年凍土地區(qū) 路基路面結構變形特性 數(shù)值模型 溫度場 位移場
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U416.01
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 凍土區(qū)路面結構與材料研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 凍土區(qū)路基結構研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 水-熱-力三場耦合研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀分析16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術路線17-20
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術路線圖18-20
• 第二章 青藏高原多年凍土區(qū)自然環(huán)境與路況研究20-42
• 2.1 青藏高原氣候環(huán)境20-31
• 2.1.1 降雨分析21-24
• 2.1.2 氣溫分析24-27
• 2.1.3 輻射分析27-28
• 2.1.4 地溫分布28-30
• 2.1.5 凍土深度30-31
• 2.1.6 風速風向31
• 2.2 青藏高原多年凍土區(qū)道路沿線凍土類型及分布31-35
• 2.2.1 G109沿線凍土類型及分布32-33
• 2.2.2 G214沿線凍土類型及分布33-35
• 2.3 青藏高原多年凍土區(qū)道路典型結構35-37
• 2.3.1 路面典型結構35-36
• 2.3.2 路基典型結構36-37
• 2.4 青藏高原多年凍土區(qū)道路病害分析37-41
• 2.4.1 路面結構病害37-38
• 2.4.2 路基結構病害38-40
• 2.4.3 路基路面病害成因簡析40-41
• 2.5 小結41-42
• 第三章 多年凍土區(qū)路基路面結構數(shù)值模型建立42-57
• 3.1 Flac3D數(shù)值求解簡介42-44
• 3.1.1 基本介紹42
• 3.1.2 Flac3D的使用特征42-43
• 3.1.3 Flac3D的求解流程43-44
• 3.2 模型控制方程44-50
• 3.2.1 溫度場控制方程44-46
• 3.2.2 水分場控制方程46-49
• 3.2.3 流固熱耦合控制方程49-50
• 3.3 模型邊界條件50-51
• 3.3.1 溫度場邊界條件50-51
• 3.3.2 水分場邊界條件51
• 3.4 路基路面結構數(shù)值模型51-56
• 3.4.1 共玉高速路面結構52-53
• 3.4.2 路基路面結構數(shù)值模型53-56
• 3.5 本章小結56-57
• 第四章 多年凍土區(qū)路基路面結構數(shù)值模型驗證57-76
• 4.1 共玉高速典型路段測試分析57-65
• 4.1.1 路面彎沉測量57-59
• 4.1.2 路基路面變形檢測59-63
• 4.1.3 路面病害統(tǒng)計63-64
• 4.1.4 測試綜合分析64-65
• 4.2 路基路面結構位移場數(shù)值模擬65-74
• 4.2.1 建立路基路面結構位移場數(shù)值模型65-66
• 4.2.2 確定模型邊界條件及初始條件66-69
• 4.2.3 確定模型參數(shù)69-71
• 4.2.4 位移場模擬結果分析71-74
• 4.3 路基路面結構位移場數(shù)值模擬與典型路段測試對比分析74-75
• 4.4 小結75-76
• 第五章 多年凍土區(qū)高等級公路結構變形特性數(shù)值分析76-94
• 5.1 路基路面結構溫度場模擬76-88
• 5.1.1 建立路基路面結構溫度場數(shù)值模型76
• 5.1.2 溫度場模擬結果分析76-88
• 5.2 寬幅路基路面結構數(shù)值分析88-92
• 5.2.1 建立寬幅路基路面結構數(shù)值模型88-89
• 5.2.2 寬幅路基路面結構溫度場云圖89-90
• 5.2.3 寬幅路基路面結構位移場云圖90-92
• 5.3 多年凍土地區(qū)路基路面結構變形特性綜合分析92-93
• 5.4 小結93-94
• 結論與建議94-96
• 主要結論94-95
• 進一步研究建議95-96
• 參考文獻96-101
• 攻讀學位期間取得的研究成果101-102
• 致謝102

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