多年冻土区宽幅路基温度场规律研究
[Abstract]:With the development of highway, high-grade wide-width highway extends to the permafrost area of Qinghai-Xizang Plateau. Because of the increase of the total heat absorption area and the total volume heat capacity of the broad embankment structure and the influence of global climate warming, the temperature of the embankment and its base permafrost increases, the artificial upper limit of the frozen soil moves down, and the subgrade structure is prone to thermal thawing settlement deformation. The permafrost of Qinghai-Xizang Plateau is highly sensitive to temperature, and the engineering measures such as EPS thermal insulation subgrade, broken (block) stone subgrade and hot bar subgrade have been applied well in existing road engineering. However, the treatment effect of wide embankment needs further study and discussion. Based on the numerical simulation results of temperature field, the temperature field distribution characteristics of broad embankment without engineering measures in permafrost region, wide embankment with thermal insulation layer and composite subgrade of heat-insulating layer and replacement gravel are studied and analyzed in this paper. The main contents are as follows: firstly, based on the numerical calculation of embankment temperature field in permafrost region, the theory of model parameters and boundary conditions, the climatic environment and permafrost characteristics of Qinghai-Xizang Plateau are combined. The governing equation of subgrade temperature field is established, the thermal physical parameters and boundary conditions of soil are determined, and the theoretical foundation, material parameters and boundary conditions of finite element numerical simulation of embankment temperature field in permafrost region are given. Secondly, on the basis of comparing the temperature isoline map of common roadbed with different width and height, the curve of variation of geothermal temperature along depth with time, and the curve of annual maximum melting depth with time, The influence of the size effect of the subgrade on the temperature field of the roadbed is studied and analyzed. The calculation shows that the thermal stability of the subgrade structure is poor, and the higher the roadbed is, the better the stability is. It is pointed out that the reasonable filling height of the broad embankment without engineering measures in permafrost region is 4m-6 m. Thirdly, based on the numerical simulation results of temperature field, the engineering application effect of the thermal insulation subgrade is studied and analyzed. The calculation results show that the thermal stability of the thermal insulation subgrade is obviously improved, and the shallower the thermal insulation layer is, the greater the thickness is. The better the temperature stability, according to the heat preservation effect and driving requirements, the reasonable thickness of thermal insulation layer is 0.15m-0.25m, and the reasonable buried depth is 0.5m-1.0m. Finally, according to the artificial upper limit position of the thermal insulation subgrade, the thickness of the replacement gravel layer is determined, and the protective effect of the composite subgrade structure is simulated numerically. According to the results of numerical simulation, the combination of reasonable thickness of insulation layer and reasonable depth of replacement crushed stone is put forward. The thickness of heat insulation layer is 0.08m-0.1m, and the depth of replacement gravel is 3-5m.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U416.168
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本文编号:2266800
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