浅谈多年冻土区路堤填土改良模型试验研究

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1、中国科学院武汉岩土力学研究所博士学位论文多年冻土区路堤填土改良模型试验研究姓名：胡建华申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：汪稔20040601摘要本文从路堤的填土改良——粒径级配改良，以及控制大气降水下渗一水平排水板的共同作用，研究一种应用于多年冻土地区的新型路堤结构形式，即级配改良结构性路堤，设计了原位模型试验，分析其作用机理，研究结果表明级配改良结构性路堤，将是一种低成本有效保护冻土的路堤结构形式。1．研究了多年冻土区路基工程的主要冻害类型，成因和有效的防治措施，认为只要合理控制土质、温度、地下水三个因素的作用，就能够有效的控制多年冻土区路基工程的冻害，保护冻土。2．土的导热性能

2、内在因素主要受含水量、孔隙度、干密度以及粒径级配的差异控制，其导热系数大小与土含水量、干密度存在一定的数学关系。3．查明试验段工程冻土地质类型，确定路基设计原则和填土室内物理力学试验基础上，开展了在青藏高原多年冻土区的级配改良路堤原位模型试验。4．成功运用光纤光栅传感技术，对多年冻土路堤的变形进行监测，结果表明，与通风管路堤比较，减少冻胀变形和最大冻胀发生的区域，以及缩短冻胀变形的冻结阶段时间；温度监测结果分析发现，级配改良结构性路堤中，粗颗粒级配砾石层中存在着对流换热，在冷、热条件下具有明显的热开关效应；但碎石中颗粒级配层的导热性能冬夏差异较小，其孑L隙率低于粗颗粒层，同时密实度高。5．

3、在级配改良路堤中，细粒土级配层能够形成降水下渗的缓冲层，与水平排水板横向排水共同作用，改变大气降水下渗路径，形成水平向迁移，减少了冻土地下冰的水分来源，减少冻胀量的增加；并且水平排水板具有加筋作用，有利于改善路堤的不均匀变形。6．根据热力学的基本原理，建立了级配改良结构性路堤的数值计算模型，运用非线性有限元方法，分析年增温率为0．04"12／a条件下，级配改良结构性路堤的温度场的发展规律，认为此种路堤形式能够有效的保护多年冻土，延缓多年冻土的退化。关键词：多年冻土级配改良结构性路堤模型试验光纤光栅数值计算ModelTestStudyontheImprovedFillingEmbanlone

4、ntInPermafrostRegiOilSHuJianhua(Geotechnica

5、Engineering)DirectedbyProf．WangRenAbstractInthepaper,anewembankmentstructureisstudiedthatistheimprovedgradedstructuredembankment．Inthisembankment，thefillingsoftisimprovedonparticlegradeandlaidhorizontaldrainboard．AninsitumodeltestingwasdesignedonBeiluhet

6、estingfieldintheQingllai—Tibetanrailway,anditsmechanismiSanalyzedtoheatexchangeandmoisturemigration．Theresultsshowed也atimprovedgradedstructuredembankmentiSakindofeffectivestructureformstoprotectpermafrost．1．nisstudiedaboutthestylesandcausesofdamageofroa曲ed,effectivemeasurestoprotectroadbedintheper

7、mafrostregiOus．Itisthoughtthatthekeyistheactionsofsoil，temperatureandwatertocontrolthedamagesofroadbed，ifoneofthethreefactorsismended，thedamageswillbecontrolledandthemeasurecanprotectthepermafrost．2．Theinfluencingfactorsaremoisturecontent。porosity,drydensityandparticlegradedofsoiltOthethermalcondu

8、ctivity,andthevalueofthethermalconductivityisrelatedthemoisturecontentanddrydensityofsoil．3．TheengineeringgeologyconditionissurveyedinBeiluhetestingfieldintheQinghai—Tibetanrailway,thedesignprincipleisconfirmedto