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《东南大学》 2006年
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多年冻土路基融沉机理及路面结构对策研究

侯曙光  
【摘要】: 随着多年冻土地区公路建设的发展,破坏了冻土的热平衡状态,使得路基路面修筑过程中出现的工程问题及使用期的早期破坏现象越发明显,这些问题的形成与发展促使对多年冻土地区路基融沉机理、路基融沉预测、路面结构分析和路基路面病害对策等方面进行研究。本文在对多年冻土地区路基路面典型破坏调查的基础上,就上述问题进行深入研究和探索。 在多年冻土地区,由于全球气候变暖和道路结构物的影响,使原有路基热平衡状态被破坏,为全面研究路基融沉失稳过程,本文根据混合物基本理论,将冻土看作由土颗粒、冰和流体(未冻水和气体)组成的多孔介质,在基本假设条件下,根据确定性公理、局部作用公理和等存性公理,结合质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律、熵不等式和体积份数条件推导了冻土融沉过程的混合物理论,为冻土融沉机理分析提供了理论基础。 多年冻土路基融沉失稳过程与环境要素、路基路面结构及材料热力学参数等有关,本文通过进行土体室内冻融试验,测试了土体在整个冻融过程的温度场分布和土体变形曲线。然后,选择和试验土样几何尺寸、土体热物性参数、边界条件相同的计算模型进行温度场数值模拟,计算结果和试验结果吻合。 冻土融沉是由于冻土内部热积累,降低了冻土的力学性能,导致土体融沉变形,本文应用有限元方法进行冻土融沉数值模拟,采用和温度场计算相同的模型,将温度场计算结果作为场变量,输入到模型位移计算中,模型材料的物理、力学参数定义为温度场的函数,利用土体固结理论进行模型位移的数值计算,比较试验和计算结果,验证了数值计算方法的可行可信。 以青藏公路路基实测变形资料为依据,研究冻土路基变形的内在规律。利用相空间重构理论,将实测时间序列构造为多维空间,在构造的多维空间中,定义自变量、因变量和样本数,采用偏最小二乘回归方法进行数据回归拟合,用特定指标判断拟合精度,考察拟合结果,建立了多年冻土地区路基变形预测模型。 由于特殊的地理及气候条件,多年冻土地区沥青路面病害较内地更为严重和复杂,这些病害是路基不均匀沉降及在冻融条件下路面材料物理、力学性能降低的外部表现,本文应用ABAQUS软件对不同融沉深度下路面变形及应力进行有限元数值模拟,通过分析冻土路基融沉条件下的路面结构响应,提出了适合于多年冻土地区的路面结构型式。针对现场调查的路基路面病害特征,提出了病害防治对策。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U416.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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1 司伟;多年冻土地区沥青路面结构适应性与耐久性研究[D];长安大学;2011年
2 王威娜;季节性冰冻地区路基变形数值模拟[D];长安大学;2009年
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4 王平;基于D-InSAR技术的青藏高原区域冻土变形监测研究[D];中南大学;2009年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 牛永红;苗天德;;含相变混合物理论与土体冻胀机理[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
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9 杨成松;马巍;牛富俊;赵淑萍;;冻土工程中力学问题的研究进展和思考[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
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5 陈营利;增速齿轮箱体有限元分析及其结构优化[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 张建俊;冻融循环作用下季冻区高铁路基沉降预测的试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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8 胡乐生;基于细观模型的混凝土开裂过程数值研究[D];浙江大学;2011年
9 徐磊;基于高渗透乳化沥青的层间粘结研究[D];沈阳建筑大学;2011年
10 陈立杰;基于复合材料力学理论的冻土本构模型探索[D];西北农林科技大学;2010年
【同被引文献】
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10 袁康;刘晓娟;;沙塔公路某段纵向裂缝成因分析及处理办法探讨[J];石河子大学学报(自然科学版);2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 姚祖康;;沥青路面设计指标的探讨[A];中国公路学会2005年学术年会论文集(上)[C];2005年
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1 任贵波;季冻区沥青路面纵向裂缝破损状况评价与成因分析[D];东北林业大学;2011年
2 杨明;掺玄武岩纤维水泥稳定碎石基层抗裂性能研究[D];东北林业大学;2011年
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9 岳福青;半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝形成扩展机理与基层预裂技术研究[D];河北工业大学;2004年
10 苏凯;山区公路沥青路面基面层滑移分析[D];长安大学;2004年
【二级引证文献】
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1 姚莉;郭榕晓;;轻质路堤在新老路基拼接段加固处理中的应用[J];商业文化(上半月);2011年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任贵波;季冻区沥青路面纵向裂缝破损状况评价与成因分析[D];东北林业大学;2011年
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3 刘勇;热压式沥青路用性能研究[D];西南交通大学;2011年
4 宋大鹏;沥青混凝土路面边部结构形式改进及其影响性分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
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10 张书良;北黑高速公路岛状冻土退化对路基稳定性影响的研究[D];东北林业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 廖付塘;;青藏高原多年冻土地区铁路路基施工技术[J];华北水利水电学院学报;2010年03期
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2 孙颖;张袅娜;王玉华;卢秀和;杨洪侠;;基于多输入层小波神经网络的选矿厂能源消耗预测模型[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
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7 刘静;杨月欣;;膳食血糖生成指数预测模型的建立[A];中国营养学会第十次全国营养学术会议暨第七届会员代表大会论文摘要汇编[C];2008年
8 王梅娟;王慧芳;张青珍;莫爱勰;;最优子集回归模型在豫西汛期旱涝冷暖趋势预测中的应用[A];天气、气候与可持续发展——河南省气象学会2010年年会论文集[C];2010年
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2 刘庆;“预测模型”要缓行[N];网络世界;2006年
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5 海通期货研究所;沪深300行业指数β系数预测模型之比较[N];期货日报;2009年
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7 张琳 赵伟;巧用Excel构建利润预测模型[N];财会信报;2007年
8 四川农业大学 王立志 贾刚 王康宁;饲料有效磷的评定及预测模型的“雏形”[N];中国畜牧兽医报;2006年
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10 知名财经专栏作家 周洛华;再精确的预测也靠不住[N];上海证券报;2010年
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5 高宏岩;融合移动信号流的高速公路交通拥挤预警与调控[D];山东科技大学;2011年
6 崔立成;基于多断面信息的城市道路网交通流预测方法研究[D];大连海事大学;2012年
7 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
8 张引科;非饱和土混合物理论及其应用[D];西安建筑科技大学;2001年
9 章之旺;中国上市公司的财务困境成本理论与实证研究[D];厦门大学;2008年
10 陈玉海;我国CPI预测数量研究[D];中南大学;2009年
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1 王露璐;中国股市风险度量方法研究——VaR在中国股市风险度量中的应用[D];西南石油学院;2004年
2 汪维安;高墩大跨连续刚构桥的收缩徐变效应分析[D];长沙理工大学;2005年
3 王妮娜;决策支持系统中预测算法研究[D];武汉理工大学;2006年
4 白洋;急性胆囊炎预测模型的建立及超声诊断的ROC评价[D];吉林大学;2006年
5 曹炜;基于BP神经网络的城市交通流量预测与路口分析[D];昆明理工大学;2006年
6 王法中;基于神经网络的煤炭企业物流成本预测[D];山东科技大学;2007年
7 张翼飞;三种呼吸道传染病发病情况时间序列预测研究[D];第三军医大学;2008年
8 李铭;电站锅炉燃烧状态监测及分析预报[D];华北电力大学;2002年
9 宋瑞生;花椰菜育种预测模型的研究与应用[D];河北农业大学;2003年
10 王庆荣;上海市水情中长期预测研究[D];河海大学;2004年
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