退化多年冻土区公路加筋热融桩复合地基热力性能研究
发布时间：2022-12-05 08:19
由于气候变暖,全球高温冻土正处于不断退化状态。以我国东北岛状多年冻土地区为例,冻土的融化引起了公路、铁路、机场、房建等基础设施的不均匀沉降,严重影响了上部结构的耐久性和稳定性。目前,既有热棒、清表+碎石回填、保温板、通风路基等“保护冻土”的技术不适用于退化冻土场地;而且,以挖除、电或蒸汽加热等“破坏冻土”的方式工程量大,不利于保障多年冻土环境的可持续发展。本文立足于东北地区高温冻土退化严重的事实,依托漠河-北极村公路,提出采用加筋热融桩复合地基的形式预融破坏多年冻土的方式;采用数值模拟的方法,探明水分、温度及荷载作用下加筋热融桩复合地基在施工预融阶段和运营阶段温度场、变形场的演化规律,以期解决冻土持续退化而导致的地基沉降问题。主要研究内容和成果如下:首先推导了加筋热融桩复合地基的温度场及变形场控制方程,建立了多年冻土环境下温度场及变形场的有限元模型,并基于模型试验和现场监测结果验证了数值模型的合理性和准确性。进而建立了加筋热融桩复合地基温度场数值模型,研究了加筋热融桩复合地基的预融效果及在公路运营期间地基温度场的演化规律;通过改变地基的设计参数,对比生石灰放热温度、桩间距、桩径和初始平...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多年冻土路基稳定控制技术
1.2.2 桩体复合地基研究现状
1.3 研究内容与技术路线
第2章 冻土环境下加筋热融桩地基温度场模型及验证
2.1 引言
2.2 考虑相变的冻土地基温度场有限元模型
2.2.1 模型假设
2.2.2 有限元模型
2.2.3 初始值与边界条件
2.3 模型的验证
2.3.1 试验概况
2.3.2 计算结果及验证
2.4 本章小结
第3章 加筋热融桩融化冻土的热效应研究
3.1 引言
3.2 加筋热融桩复合地基温度场数值模拟
3.2.1 数值计算模型
3.2.2 计算结果及分析
3.3 预融效果的影响因素分析
3.3.1 加筋热融桩峰值温度
3.3.2 加筋热融桩桩间距
3.3.3 地基施工季节
3.3.4 多年冻土地基初始地温
3.4 本章小结
第4章 退化冻土环境下路基融化变形模型及验证
4.1 引言
4.2 退化冻土环境下路基融化固结数值模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 冻土融化效应
4.2.3 Biot固结及有限元求解
4.3 模型的验证
4.3.1 漠北公路路基监测
4.3.2 漠北公路地基变形场数值模型
4.3.3 数值计算结果及分析
4.4 本章小结
第5章 退化冻土加筋热融桩复合地基变形演化规律
5.1 引言
5.2 加筋热融桩复合地基变形场数值模型
5.3 数值计算结果及分析
5.3.1 预融阶段变形场分析
5.3.2 预融阶段流速场及水头分析
5.3.3 运营阶段地基沉降分析
5.4 本章小结
结论与展望
一、结论
二、展望
三、创新点
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石灰桩处理岛状多年冻土地基现场试验研究[J]. 程佳,赵相卿,金兰,孟进宝,蔡汉成. 铁道工程学报. 2019(01)
[2]灰土桩加固既有铁路路基关键技术研究[J]. 于贵,李星,舒中文,甄作林,江亚男. 铁道工程学报. 2018(11)
[3]高铁复合结构路基荷载传递及沉降数值模拟[J]. 吕玺琳,马泉. 铁道工程学报. 2018(07)
[4]石灰桩对冻土地基预融效果模型试验研究[J]. 王兴,熊治文,刘德仁,韩龙武,程佳. 铁道标准设计. 2018(04)
[5]石灰桩融化岛状多年冻土的试验研究[J]. 金兰,程佳,孟进宝,赵相卿,江凯,王兴. 铁道标准设计. 2017(12)
[6]典型冻土路基变形调控措施应用效能分析[J]. 樊凯,俞祁浩,李金平,朱东鹏. 公路交通科技. 2017(10)
[7]冻土动力学研究的现状及展望[J]. 陈敦,马巍,赵淑萍,穆彦虎. 冰川冻土. 2017(04)
[8]中俄东线岛状多年冻土现状及退化原因[J]. 任海宾,陈光联,黄文杰,吕宝辉. 油气储运. 2017(12)
[9]高温冻土区XPS保温板路基的冻土上限计算模型（英文）[J]. 邰博文,刘建坤,房建宏,徐安花,刘磊,王腾飞. 长安大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]高温冻土区高速公路特殊结构路基地温分布特征及降温效果分析[J]. 邰博文,刘建坤,房建宏,刘晖,田亚护. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
硕士论文
[1]黑龙江岛状多年冻土地区路基处治措施研究[D]. 崔云财.长安大学 2012
[2]石灰桩对岛状冻土地基的预融效果试验研究[D]. 王兴.兰州交通大学 2018
[3]漠北公路路基融沉演化规律与控制方法[D]. 范铀凯.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3710033
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多年冻土路基稳定控制技术
1.2.2 桩体复合地基研究现状
1.3 研究内容与技术路线
第2章 冻土环境下加筋热融桩地基温度场模型及验证
2.1 引言
2.2 考虑相变的冻土地基温度场有限元模型
2.2.1 模型假设
2.2.2 有限元模型
2.2.3 初始值与边界条件
2.3 模型的验证
2.3.1 试验概况
2.3.2 计算结果及验证
2.4 本章小结
第3章 加筋热融桩融化冻土的热效应研究
3.1 引言
3.2 加筋热融桩复合地基温度场数值模拟
3.2.1 数值计算模型
3.2.2 计算结果及分析
3.3 预融效果的影响因素分析
3.3.1 加筋热融桩峰值温度
3.3.2 加筋热融桩桩间距
3.3.3 地基施工季节
3.3.4 多年冻土地基初始地温
3.4 本章小结
第4章 退化冻土环境下路基融化变形模型及验证
4.1 引言
4.2 退化冻土环境下路基融化固结数值模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 冻土融化效应
4.2.3 Biot固结及有限元求解
4.3 模型的验证
4.3.1 漠北公路路基监测
4.3.2 漠北公路地基变形场数值模型
4.3.3 数值计算结果及分析
4.4 本章小结
第5章 退化冻土加筋热融桩复合地基变形演化规律
5.1 引言
5.2 加筋热融桩复合地基变形场数值模型
5.3 数值计算结果及分析
5.3.1 预融阶段变形场分析
5.3.2 预融阶段流速场及水头分析
5.3.3 运营阶段地基沉降分析
5.4 本章小结
结论与展望
一、结论
二、展望
三、创新点
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石灰桩处理岛状多年冻土地基现场试验研究[J]. 程佳,赵相卿,金兰,孟进宝,蔡汉成. 铁道工程学报. 2019(01)
[2]灰土桩加固既有铁路路基关键技术研究[J]. 于贵,李星,舒中文,甄作林,江亚男. 铁道工程学报. 2018(11)
[3]高铁复合结构路基荷载传递及沉降数值模拟[J]. 吕玺琳,马泉. 铁道工程学报. 2018(07)
[4]石灰桩对冻土地基预融效果模型试验研究[J]. 王兴,熊治文,刘德仁,韩龙武,程佳. 铁道标准设计. 2018(04)
[5]石灰桩融化岛状多年冻土的试验研究[J]. 金兰,程佳,孟进宝,赵相卿,江凯,王兴. 铁道标准设计. 2017(12)
[6]典型冻土路基变形调控措施应用效能分析[J]. 樊凯,俞祁浩,李金平,朱东鹏. 公路交通科技. 2017(10)
[7]冻土动力学研究的现状及展望[J]. 陈敦,马巍,赵淑萍,穆彦虎. 冰川冻土. 2017(04)
[8]中俄东线岛状多年冻土现状及退化原因[J]. 任海宾,陈光联,黄文杰,吕宝辉. 油气储运. 2017(12)
[9]高温冻土区XPS保温板路基的冻土上限计算模型（英文）[J]. 邰博文,刘建坤,房建宏,徐安花,刘磊,王腾飞. 长安大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]高温冻土区高速公路特殊结构路基地温分布特征及降温效果分析[J]. 邰博文,刘建坤,房建宏,刘晖,田亚护. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
硕士论文
[1]黑龙江岛状多年冻土地区路基处治措施研究[D]. 崔云财.长安大学 2012
[2]石灰桩对岛状冻土地基的预融效果试验研究[D]. 王兴.兰州交通大学 2018
[3]漠北公路路基融沉演化规律与控制方法[D]. 范铀凯.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3710033
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