结合东北某客专路基断面三年的现场监测数据，建立了路基温度场数值模型，通过对比现场数据验证模型的合理性；对比分析无保温措施的普通路基、保温护道路基和XPS保温板路基三种工况下路基温度场的分布规律;分析XPS保温板时效性，提出了一种新的保温方法——护道与保温板相结合多层复合保温体系，该体系能够有效地提高路基的抗冻性、耐久性和稳定性，使路面平整度更高、更安全可靠且便于施工和维护。

对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场,分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度,研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征,对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度,并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明:多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异,机场跑道地基融土核位置更低,且全部位于天然地面以下,而公路路基融土核位置相对较高,可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内,便于通风管等温控措施的施工,可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点,使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中;对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基,随着道面宽度的增加,跑道地基稳定性降低,道面宽度每增加1%,地基0℃等温线约下降0.17%,地基融土核最高温约上升0.46%,道中地基融化深度约加深0.19%,但当道面宽度超过35 m时,道中地基融化深度趋于平稳;相对于道中地基温度场,道肩受道面宽度的影响较小,当道面宽度...

高速铁路对轨道平顺性具有非常高的要求,在季节冻土区建设的铁路面临着路基冻胀问题,由路基冻胀引起的轨道变形严重影响了高速铁路运行的安全性与舒适性.通过对比其他学者关于路基冻胀的处理与防治方法,提出了采用水泥稳定级配碎石代替普通级配碎石作为基床表层填料,同时在路基边坡铺设保温护坡的方法来防治路基冻胀.根据哈大客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值仿真方法分析路基基床表层采用水泥稳定级配碎石和在路基边坡加设保温护坡后对路基温度场的影响.并将分析结果与哈大客运专线的现场实测结果进行了对比,验证了有限元数值仿真结果的可靠性,分析结果表明:在基床表层换填水泥稳定级配碎石,同时在路基边坡铺设3.0 m高、2.5 m宽的保温护坡后可以有效缓解路基的冻胀,与无任何保温措施的普通路基相比,路基中心处的最大冻结深度减小了0.5 m,路肩处的最大冻结深度减小了1.1 m.

路基内部水分场和温度场的变化是影响季节冰冻路基稳定性的关键因素,基于季冻区冻土路基温度场控制方程,建立了季节冰冻路基模型,计算分析了路侧积水对路中、路肩温度场的影响。研究表明:路侧积水对路基内部温度场的改变有显著影响,路侧有积水的路基温度场的0℃范围比无积水的路基温度场的范围大,而且0℃等值线的深度呈现向下向路基内部扩散的趋势。

漠北公路是世界上第一条在高纬度高寒地区修建的高速公路。通过对漠北公路多年冻土区典型断面路基温度场的观测研究,分析宽幅路基的修筑对路基稳定性的影响。研究发现,该断面路基的主要变形应发生在路基体下5-8m处。研究成果对高纬度多年冻土区高等级公路的发展等具有重要的意义。

通过对青藏公路所跨越冻土地区连续多年现场观测所得到的数据,得出冻土地区低温区和高温区路基温度场的分布状态。根据所测高低温地区数据对比分析可知,低温区公路使用状态正常,路基一直维持在稳定状态,能够满足使用要求;高温区路基则容易产生大的沉陷,影响公路正常使用。文章针对性地提出了冻土地区公路路基施工设计原则及施工方法。

通过对漠北公路沿线各试验段不同冻土条件、路基高度和工程措施下,路基下多年冻土温度场的变化情况进行研究,分析东北高纬度多年冻土区路基变形的主要原因。分析结果表明:在高纬度多年冻土区修筑路基后,会造成多年冻土上限大幅下移,从而在路基下形成一个较为明显且厚度较大的软弱层,进而引发路基沉陷。东北多年冻土区路基施工时,地表土体可采用砂砾或块石对表层土地进行冲击碾压,在高含冰量路段可采用块石路基,以缓解因下层土体沉陷而引起的路基变形。

采用焓模型,建立含相变的冻土路基温度场,利用非线性有限元方法对隔热板路基温度场进行数值模拟,并结合考虑近期及远期冻土保护效果,采用冻土年最大融深及路基内融土核高度两个评价指标综合分析了路基高度、路基施工季节等因素对隔热板最佳埋深的影响.有限元计算表明,当施工季节向冷季推迟3个月时,隔热板的冻土保护效果显著增强,路基在运营20年内无融土核出现.在确定隔热板最佳埋深时需综合考虑施工季节、路基高度等因素的影响,若路基较低,宜浅埋,路基高度较高,暖季施工宜中埋,冷季施工宜浅埋.

运用abaqus有限元分析方法,对不同冻土断面类型,不同路堤高度的水泥混凝土路面路基温度场进行了数值模拟,计算结果与观测结果比较后证实有限元模型参数的选取和计算方法是正确可靠的。通过分析可以得出以下结论:在相同冻土断面地区,水泥路面基底融深较沥青路面下基底融深浅,体现了较好的热稳定性;不管何种冻土断面及路面类型,随着所处环境气温的升高,路面基底年最大融深均有所增加,沥青路面基底融深对中低温冻土地区气温升高的响应迅速,水泥路面基底融深对高温冻土地区气温的升高响应迅速;对于中低温多年冻土段水泥路面的大致路堤临界高度为1.2 m,对于高温不稳定多年冻土段,路堤临界高度在1.6 m左右,对于高温极不稳定多年冻土段,路堤临界高度在2.1 m左右。