《高溫凍土動力融化固結理論研究》是依託北京交通大學,由劉建坤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名:高溫凍土動力融化固結理論研究
- 項目類別:面上項目
- 項目負責人:劉建坤
- 依託單位:北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目主要研究動載荷作用下高溫凍土的融化固結規律,包括一維條件下高溫凍土動力固結實驗規律,動載荷特徵的影響等,溫度變化和水分運動等,基於實驗結果分析,建立動力融化固結理論模型。高速、重載鐵路和線路提速實際上改變了作用在路基上的載荷及其特徵,規劃中的青藏高速公路對於路基下面凍土的動載荷作用更為直接。在這些新的條件下,為了研究凍土區路基的服役性能並最佳化設計,凍土動力融化固結的研究顯得非常必要。課題的開展既有實踐意義,也會對凍土力學在融化固結方面開拓新的方向。
結題摘要
本課題以109國道青海省境內橡皮山段公路路基上嚴重翻漿地段為重點,採用現場調研和實測、理論分析、及數值模擬和室內試驗驗證相結合的思路,對於高溫凍土動力融化固結特性進行系統研究,取得了以下幾個方面的研究成果: (1)通過現場實測,對G109在重型交通車輛作用下,不同深度、不同載重、不同車速的路基動態回響規律進行了研究,並對G109沿線的路基動態回響狀態數據進行了長期的觀測; (2)研究109國道路基代表性土在開敞系統有側限、不同溫度和荷載邊界條件作用下土體孔隙水壓力的變化規律; (3)以圓柱體試件為研究對象,推導出按位移求解空間軸對稱問題時的基本微分方程,並導出飽和凍土融化固結理論模型; (4)考慮孔隙氣壓力的作用,修訂有效應力的表達式,考慮滲透係數為孔隙水壓力和孔隙氣壓力的函式,結合土體顆粒、水、冰和氣體的質量守恆方程以及動量守恆方程,依據達西定律來表達氣體和水的平均運動速度,推導出非飽和高溫凍土融化固結理論模型; (5)利用數值模擬方法,分別建立室內試驗驗證模型和季節性凍土地區109國道橡皮山段凍土路基有限元模型,綜合分析了不同邊界條件下高溫凍土融化固結沉降。