季节性冻土区高速铁路换填路基冻结特征的有限元分析.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2013／21(4)．0516—09季节性冻土区高速铁路换填路基冻结特征的有限元分析术刘华①②③牛富俊①④牛永红①林战举①鲁嘉濠①②⑤(①冻土工程国家重点实验室中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000)(②中国科学院大学北京100049)(③西安建筑科技大学土木工程学院西安710055)(④中交第一公路勘察设计院集团有限公司多年冻土区道路建设与养护行业重点实验室西安710068)(⑤煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心(重庆地质矿产研究院)

2、重庆400042)摘要运用土壤冻结融化条件下热传导的基本方程和数值理论方法，结合哈大客运专线具体工程，通过模拟分析在不同的路基高度、几何断面选型、填料选择和施工、竣工季节条件下，对比分析了换填路基结构不同部位的季节性最大冻结深度在今后50a内随着时间在全球升温的背景趋势下的变化规律。通过分析并讨论换填路基的热状况特征及其分布变化规律，在数值模拟结果的基础上，结合季节性冻土区高速铁路无碴轨道路基结构的特点，总结并提出了较为合理的换填路基高度、几何结构形式选型、路基填料的选择分类以及路基施工和竣工季节，并通过以上结果分析评价了换填后路基的整体热稳

3、定性。关键词季节性冻土区换填法高速铁路路基数值分析哈大客运专线中图分类号：U213．1文献标识码：AFINITEELEMENTANALYSISONFROZENCHARACTEIUSTICoFROAD．BEDWITHEXCHANGEFILLINGMATERIALINHIGH．SPEEDRAILWAYINSEASoNALFRoZENGRoUNDLIUHua①②③NIUFujun①④NIUYonghong①LINZhanju①LUJiahao~((~StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering，andAridR

4、egionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Lanzhou730000)(②UniversityofChineseAcademyofSciences，Beng100049)(~xianUniversityofArchitectureandTechnology，SchoolofCivilEngineering，Xian710055)(④ColdRegionsRoadEngineeringLaboratory，CCCCFirstHighwa

5、yConsultantsCO．LTD，Xian710068)(⑤ChongqingResearchCenterofStateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining，ChongqingInstituteofGeologyandMineralResources，Chongqing400042)AbstractFrostheavehascausedseriousdamagetorailwayroadbedsinseasonalfrozenregions．Therefore，frostheavepreven

6、tionisthebasicprincipleofroadbeddesigninseasonalfrozenregions．Itisa6goroustaskbecauseofthestrictdemandofthedeformationinhigh—speedrailway．Theheattransportequationandtwo—dimensionalfiniteelementmethodareemployedtosimulatethemaximumfrozendepthinthecoming50years．Thesimulationc

7、onsid—erthewarmingenvironmenttemperatureintheconditionsofdifferentdepths，shapes，fillingmaterials，andcon-收稿日期：2o12—05—08；收到修改稿日期：2012-12—07．基金项目：科技部973计划项目(2012CB026101)自然科学重点基金项目(41030741)和创新群体项目(41121061)资助第一作者简介：刘华，主要从事冻土工程方面的研究．Email：qyxuan911@163．com21(4)刘华等：季节性冻土区高速铁路换

8、填路基冻结特征的有限元分析517structionseasons．Itstudiestheroadbedtemperaturefieldofdifferentpar