多年冻土水热状况是影响路基稳定性的关键因素。为探明路侧积水对多年冻土路基长期稳定性的影响，首先基于青藏公路长期病害调查与水热监测数据，采用数理统计方法分析了路基积水发育状况与路基病害之间的相关性。其次构建了多年冻土路基路侧积水水热模型，分析了多年冻土公路路基水分迁移规律，得到了积水入渗情况下的路基长期变形机理。最后结合现有工程建设，提出了多年冻土地区路侧积水处治原则与防治建议。结果表明：青藏公路病害大致可分为沉陷、裂缝和翻浆3类，分别占路基病害总数的71.2%, 17.1%和11.7%;在路侧有积水的情况下，病害率平均高出50%左右；路侧积水对路基病害的影响主要体现为：水分渗透路径越短，路基高度越高，多年冻土地基含水率越高，路基病害发生几率越大；积水在路侧10 m范围内时病害率在20%以上，在10～30 m范围时病害率在5%～10%之间，在大于30 m范围时保持在5%左右；多年冻土路基含水率小于25%时，病害率不到10%,含水率处于25%～35%之间时，病害率在15%以上，含水率大于35%时，超过35%路段出现病害；在路侧积水入渗情况下，路基长期变形呈现出震荡增长的趋势，20 a内路基...
针对莫喀(莫斯科—喀山)高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基.通过对聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)、聚氨酯板(PU)和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS) 3种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板.通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响.结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递(减小冻深),抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.
通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土蠕变特性,冻结黏土的动蠕变曲线分为3个阶段:初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和渐进流阶段。依据人工冻土室内动三轴试验结果,基于动力学、连续介质力学和冻土力学原理,建立人工冻土在动荷载作用下的本构模型,即弹-黏弹-黏塑性本构模型。将改进的西原模型成功添加到ADINA软件平台中,利用该模型对人工冻黏土在动荷载作用下的蠕变进行有限元数值仿真,得出的有限元计算结果与试验结果相近。
通过冻土中锥型桩室内模型试验研究得出冻结土体中锥型桩承载力特征:Q-S曲线未发现“台阶”现象,也不存在陡降段,其破坏形式接近于渐进型。对现有冻土流变模型的分析,提出了用非线性牛顿体替代线性牛顿体,建立了改进的西源本构模型;并将改进的西源本构模型成功地添加到ADINA软件平台中。采用改进的西源本构模型对冻土中锥型桩室内模型试验进行了有限元数值仿真,模型试验结果和有限元计算接近,表明:采用有限元数值方法可为寒区冻土中锥型桩设计和施工提供参考。
应用非线性有限单元法和ANSYS软件,采用四面体等参单元和面-面接触单元对多年冻土区大直径钻孔灌注抗拔桩承载性能进行了数值仿真分析,得到了单桩极限抗拔力与现场荷载试验结果比较吻合.说明本文采用的分析方法能够客观反映多年冻土区桩-土相互作用的力学行为.
为探求基于主动冷却思路维护青藏铁路冻土路基稳定并适应青藏铁路建设和运营数字化的要求,进行了采控冷量维护冻土路基数值仿真系统的开发。系统集成了多种不同的采控冷量布管方式如水平纵向管路、倾斜管路、超低温制冷等,每种方式又分别考虑了不同水平的制冷参数,提供了自路基施工完成后20年内的路基和地层温度场演变以及不同采控方式之间的相互比较,界面友好,结果表现直观,方便了决策参考。
通风管冷却系统是一种普遍应用的防止冻土退化的工程处理措施。针对青藏铁路高温冻土路段通风管设计与施工中的基本问题 ,通过系统数值仿真试验结果 ,考虑了通风管管间距 ,通风管管径以及通风管埋设高度等因素对冻土路基温度场的影响 ,分析了通风路基在各种因素影响下的冷却效果 ,再考虑到通风管的变形与强度以及冻土路基的稳定性要求 ,提出了通风管路基的设计原则
为探求基于“主动冷却”思路维护青藏铁路冻土路基稳定并适应青藏铁路建设和运营“数字化”的要求 ,进行了采控冷量维护冻土路基数值仿真系统的开发 ,系统集成了多种不同的采控冷量布管方式 ,每种方式又分别考虑了不同水平的制冷参数 ,提供了自路基施工完成后 2 0年内的路基和地层温度场演变以及不同采控方式之间的相互比较 ,界面友好 ,结果表现直观 ,方便了决策参考