季節(jié)性凍土地區(qū)高速鐵路路基樁板結(jié)構(gòu)凍脹數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著季節(jié)性凍土地區(qū)高速鐵路的發(fā)展，關(guān)于凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性的研究越來越得到工程界的重視。凍土區(qū)對(duì)線路工程最大的危害在于其凍脹融沉特性，由于高鐵行車密度大，速度快等特點(diǎn)，凍土區(qū)土體的凍脹融沉特性將會(huì)嚴(yán)重影響路基的平順性、穩(wěn)定性和安全性。作為一種新型軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，樁板結(jié)構(gòu)在控制地基、路基沉降變形方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是在季節(jié)性凍土地區(qū)地基路基處理中，樁板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還鮮有實(shí)例。鑒于季節(jié)性凍土地區(qū)樁板結(jié)構(gòu)研究的不成熟，系統(tǒng)地研究樁板結(jié)構(gòu)在凍土

2、凍脹融沉作用下的受力變形特性，對(duì)認(rèn)識(shí)并發(fā)展季節(jié)性凍土地區(qū)鐵路地基路基處理方法具有非常重要的工程價(jià)值。本文以理論分析為基礎(chǔ)，重點(diǎn)通過數(shù)值模擬手段，系統(tǒng)研究了樁板結(jié)構(gòu)在季節(jié)性凍土地區(qū)凍脹力作用下的受力變形特性。通過分析研究，得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論：
　　(1)土體凍脹形成的最主要機(jī)理是水分遷移，通過水分遷移使水分不斷凍結(jié)形成冰透鏡體，進(jìn)而引起體積膨脹。在各因素中，對(duì)凍脹量影響較為顯著的是土體的水位高低和含水層含水量多少。
　　(2

3、)結(jié)合扣件調(diào)低量和高鐵規(guī)范要求，闡明高鐵路基凍脹量的限值是4mm，凍脹量超過4mm之后，對(duì)無砟軌道而言就屬于有害凍脹。
　　(3)在土體凍結(jié)過程中，若不考慮相變，會(huì)使凍深和凍脹量相應(yīng)增大，導(dǎo)致數(shù)值模擬失真，得出不符合實(shí)際的數(shù)據(jù)結(jié)果。
　　(4)根據(jù)樁板結(jié)構(gòu)位移及應(yīng)力隨時(shí)間的變化關(guān)系可知，土體凍脹過程可分為三個(gè)階段:凍脹初始波動(dòng)階段、凍脹快速發(fā)展階段和凍脹穩(wěn)定發(fā)展階段。
　　(5)凍脹過程中，樁基頂部會(huì)承受土體凍脹施加的