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《多年冻土区路基u型水沟热力耦合理论分析及现场试验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第37卷第7期铁道学报Vol.37No.72015年7月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYJuly2015文章编号:1001-8361(2015)07-0001-06多年冻土区路基U型水沟热力耦合理论分析及现场试验田亚护,沈宇鹏,隗新宇,刘乃夫(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:针对青藏铁路多年冻土区路基坡脚U型排水渠道的冻胀病害,采用热力耦合的有限元方法对U型排水渠道的温度场和应力场进行数值计算,分析U型排水渠道周围土体的温度场和渠道所受水平冻胀力的分布特点及渠道冻害产生的原因,并对提出的防治措施进
2、行现场验证。结果表明,寒季在U型排水渠道附近将出现二维冻结区域,产生的水平冻胀力可导致其破坏;渠道所受水平冻胀力沿埋深呈不均匀形状分布,中段较大,两端较小;渠道周围换填10cm厚非冻胀填料可有效减小水平冻胀力,使其稳定性明显提高。关键词:多年冻土;U型排水沟;纵向裂缝;水平冻胀力中图分类号:TU471.7文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1001-8360.2015.07.001TheoreticalAnalysisofThermo-mechanicalCouplingandFieldTestonU-typeCanalofEmba
3、nkmentinPermafrostRegionsTIANYa-hu,SHENYu-peng,WEIXin-yu,LIUNai-fu(SchoolofCivilEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:InresponsetothefrostdamagesofU-typecanaloftheembankmentofQinghai-TibetRailwayinper-mafrostregion,thetemperatureandfrostheavestress
4、fieldsofU-typecanalweresimulatedthroughcoupledthermo-mechanicalFEMtheory,toanalyzethedistributioncharacteristicsoftemperaturefieldofsoilssur-roundingtheU-typecanalandhorizontalfrostheavingforceofthecanal,andthecausesoffrostdamages.Fieldverificationwasconductedonthepreventionan
5、dcontrolmeasuresproposed.Thecomputationalresultsshowedthata2-DfrozenzonewouldappearneartheU-typecanalinwinterandtheconsequenthorizontalfrostheaveforcewouldcausethefailureofthecanal.ThehorizontalfrostheaveforcesdistributedunevenlyalongthedepthofU-typecanal,withhigherhorizontalf
6、rostheaveforcesoccurringat1/2~2/3depthofU-typeca-nalandlowerfrostforcesontopandbottomofthecanalcorrespondingly.ReplacingthesoilalongtheU-typecanalwith10cm-thicknon-frost-heavematerialcaneffectivelyreducethehorizontalfrostheavingforceandsig-nificantlyimprovethestabilityofthecan
7、al.Keywords:Permafrost;U-typecanal;longitudinalcrack;horizontalfrostheaveforce在冻结过程中,土体温度降到冰点以下时,土中原时对建筑物作用的冻胀力就愈大。在多年冻土区,工有的孔隙水和冻结过程中迁移来的水分将结冰而产生程建筑物常遭受地基土体冻结产生的冻胀影响,由此[3]体积膨胀即冻胀。冻胀变形受建筑结构的限制时,建引起的病害严重影响建筑物的服役性能。[1-2]筑物将受到土体冻胀力的作用。研究表明,土的冻青藏铁路多年冻土地区,路基坡脚两侧的排水设胀敏感性强弱主要受土的性质、土中
8、含水量及土体温施多采用预制钢筋混凝土U型槽结构。根据青藏铁[4]度的影响,土的自由冻胀变形量被约束得愈多,土冻结路养护部门
