青藏铁路唐古拉山区冻土低路堤稳定性研究

论文摘要

青藏铁路唐古拉山区由于线路纵向坡度设计控制和不同工程结构过渡衔接的要求,导致冻土路堤结构出现低于冻土区合理设计高度的填土路堤;在采用片石层气冷结构路基时,由于片石层厚度和覆盖土层厚度的局限,有可能出现低于4米的填土路堤。受区域气候条件和水热环境条件影响,上述两类低路堤热学稳定性（保护多年冻土效果）和工程稳定特点有其特殊性。本文从唐古拉山区特殊的区域环境和冻土条件的分析研究入手,通过工程实体试验在建设期及运营期间的观测和长期预测,对影响这类低路堤工程稳定性的热稳定性进行了深入系统的研究。通过对唐古拉山区路基土体冻融过程特点的观测试验研究,分析了填土低路堤结构对基底多年冻土的保护效果,以区域观测数据为计算基础,从理论上计算分析了在环境温度逐年升高和路堤周围水热环境复杂变化下的长期变化趋势。对唐古拉山区几种典型区域环境气候条件的填土低路堤结构实体观测和理论计算得到以下结论:1、在环境气温较低（-5.6℃）的低温冻土区,较长时间段对多年冻土有一定保护作用,但是考虑气温升高的背景,保护冻土作用逐年削弱,必须采取一定工程补强进行预防性整治。2、在环境气温较高（-3.5℃左右）时,无论是低温冻土区还是高温冻土区,对多年冻土都没有明显的保护作用,在气温升高条件下这种低路堤结构必须采取工程补强才能起到保护冻土的效果。从青藏铁路建设和初期运营过程的工程实践和理论计算证明,采用原有土护道+坡脚热棒和片石护道+热棒复合工程结构进行工程补强和预防性整治为保护多年冻土的可靠适宜的工程措施。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1.绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 冻土区路基工程设计原则研究
• 1.2.2 路基临界高度概念的提出
• 1.2.3 冻土工程性质和低路堤基底温度场变化特征的研究
• 1.2.4 保护多年冻土的技术路线形成及工程措施研究
• 1.2.5 低路堤和冻土区路基工程稳定性对策研究现状
• 1.3 低路堤研究存在的问题
• 1.4 本文研究内容和研究思路
• 2.唐古拉山区冻土低路堤工程环境条件和冻土条件
• 2.1 环境气温条件和自然地理条件
• 2.2 区域地质条件
• 2.3 多年冻土区域特征
• 2.3.1 唐古拉山中高山区多年冻土特征
• 2.3.2 扎加藏布河断陷盆地多年冻土特征
• 2.3.3 头二九中高山区多年冻土特征
• 2.4 唐古拉山区太阳辐射特征
• 2.5 区域冻结和融化能力分析
• 2.6 唐古拉山区环境和冻土条件对冻土低路堤热稳定性和工程稳定性影响
• 2.7 小结
• 3.建设期间低路堤热稳定性和工程稳定性研究及工程对策
• 3.1 低路堤工程稳定性及其影响因素
• 3.1.1 工程稳定性判断方法
• 3.1.2 低路堤工程稳定性影响因素
• 3.2 唐古拉山区典型地段填土低路堤稳定性分析
• 3.2.1 唐古拉山中高山区低路堤工程稳定性
• 3.2.2 扎加藏布河断陷盆地区地区低路堤工程稳定性
• 3.2.3 头二九中高山区地段低路堤工程稳定性
• 3.2.4 低路堤地段路基变形问题
• 3.3 低路堤工程稳定性的工程对策
• 3.3.1 片石护坡与填土低路堤路基对比分析
• 3.3.2 片石护道工程稳定性
• 3.3.3 护道+热棒工程补强低路堤工程稳定性
• 3.4 小结
• 4.青藏铁路运营期间低路堤长期稳定性预测
• 4.1 预测条件和研究方法
• 4.2 计算模型及参数
• 4.2.1 普通填土低路堤路基物理模型
• 4.2.2 加热棒后普通填土低路堤路基模型
• 4.2.3 填土低路堤地表实测温度规律
• 4.3 控制微分方程及有限元方法
• 4.4 数值计算方法
• 4.5 计算结果分析
• 4.5.1 唐古拉山区北麓年平均气温-5.6℃的低路堤稳定性
• 4.5.2 唐古拉山区年平均气温-4.5℃的低路堤
• 4.5.3 唐古拉山区南麓年平均气温-3.5℃的低路堤
• 4.6 低路堤热稳定性小结
• 4.6.1 温度场及冻融发展过程分析
• 4.6.2 路肩和路基中心最大融化深度变化
• 4.7 小结
• 5.结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 论文创新点
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集