季凍區(qū)高速公路路基拓寬拼接方案與變形控制研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，道路上行駛的汽車數(shù)量也在不斷增加，龐大的交通量對現(xiàn)有的高速公路網(wǎng)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn):建于上世紀(jì)的高速公路大部分為雙向四車道，不能承受激增的交通運(yùn)輸量，嚴(yán)重影響公路的運(yùn)輸效率。而公路改、擴(kuò)建以其占地面積小，耗費(fèi)資金少，開放交通早的優(yōu)勢成為了解決這一難題的關(guān)鍵措施。而加寬路基的差異變形控制一直是困擾工程界的難題，對于季節(jié)性凍土地區(qū)的加寬工程，不僅要考慮新填路基土引起的新舊路基差異變形，還要考慮氣溫季節(jié)性變化所引起的土體的

2、季節(jié)性凍融對加寬路基變形造成的更進(jìn)一步的影響作用。本文針對季節(jié)性凍土地區(qū)的加寬工程，考慮含水量對土體c、ψ值的影響，對季節(jié)性凍土地區(qū)路基加寬變形進(jìn)行研究分析，主要內(nèi)容包括以下幾方面:
　　首先，以溫度場控制方程為基礎(chǔ)，建立加寬路基非穩(wěn)態(tài)溫度場的計(jì)算模型，結(jié)合季節(jié)性凍土地區(qū)的周期性氣溫變化特征確定模型溫度計(jì)算的邊界條件，同時(shí)考慮在凍結(jié)區(qū)、融化區(qū)、相變過渡區(qū)材料熱參數(shù)的變化，給出季節(jié)性凍土地區(qū)加寬路基非穩(wěn)態(tài)溫度場計(jì)算模型。
　　

3、同時(shí)，分析路基加寬后與加寬前溫度場變化情況以及加寬時(shí)間對路基溫度場的影響情況。得到如下結(jié)論:在相同的時(shí)間條件下，加寬后路基中的溫度大于加寬前路基中相應(yīng)位置處的溫度值，且當(dāng)計(jì)算時(shí)間為10年時(shí)，加寬后路基中的溫度值與加寬前路基中相應(yīng)位置處的溫度值基本趨于一致。加寬時(shí)間越晚，外界負(fù)溫對路基溫度影響越明顯。
　　其次，以溫度梯度修正Fick第一定律建立土體在凍結(jié)過程中的含水量變化計(jì)算模型，以溫度梯度修正達(dá)西定律建立土體在融化過程中的含水量

4、變化計(jì)算模型，最后綜合考慮凍結(jié)及融化作用，得出經(jīng)過一次凍結(jié)融化作用之后土體中的含水量變化計(jì)算模型。
　　最后，以一次凍融循環(huán)后路基中含水量值為基礎(chǔ)，通過含水量與強(qiáng)度參數(shù)值之間的回歸關(guān)系，建立季節(jié)性凍土地區(qū)加寬路基變形計(jì)算模型。并分析不同加寬方式、加寬寬度、路基填筑高度、土工格柵鋪設(shè)層數(shù)、凍融循環(huán)次數(shù)對加寬路基變形的影響。初步得到以下結(jié)論:雙側(cè)加寬方式更有利于路基受力平衡，但施工過程控制難度較大;當(dāng)路基填筑高度增加為6m時(shí)，新路基坡