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)提出了嚴峻的考驗:建于上世紀的高速公路大部分為雙向四車道，不能承受激增的交通運輸量，嚴重影響公路的運輸效率。而公路改、擴建以其占地面積小，耗費資金少，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算的邊界條件，同時考慮在凍結(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)溫度場計算模型。
　　

3、同時，分析路基加寬后與加寬前溫度場變化情況以及加寬時間對路基溫度場的影響情況。得到如下結(jié)論:在相同的時間條件下，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，且當計算時間為10年時，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。加寬時間越晚，外界負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算模型，以溫度梯度修正達西定律建立土體在融化過程中的含水量

4、變化計算模型，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;當路基填筑高度增加為6m時，新路基坡