文档介绍：长安大学
硕士学位论文
季节性冰冻地区路基回弹模量试验研究
姓名:雷明轩
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:支喜兰
20100602
摘要季节性冰冻地区路基在冻结和融化的反复作用下,公路路基强度较完工初期有明显下降,且在行车荷载作用下,常常产生冻融开裂、翻浆、局部沉陷等破坏,严重影响道路使用性能。为了合理设计季节性冰冻地区的公路路基路面,有必要对冻融循环作用下的路基土回弹模量变化规律进行研究。本文通过大量的室内回弹模量试验,对冻融循环作用下路基土回弹模量进行了研究。韵嗤刺碌耐撂宸直鸾辛耸夷谑圆鄹招猿性匕搴臀薏嘞拊仓问约氐模量试验,建立了无侧限圆柱试件与室内试槽土基回弹模量的关系式。圆煌视攵橙谘反问碌耐撂褰辛宋薏嘞拊仓问约氐A渴匝椋分析了含水率和冻融循环作用次数对土体的力学特性的影响,得到了土体回弹模量随含水率与冻融循环次数的变化规律。治隽硕橙谘纷饔煤笸粱氐A课榷ㄖ涤胛炊橙谑被氐A恐抵涞乃ゼ规律,研究了衰减规律与含水率的联系,提出了在冻融循环作用下的路基土回弹模量的折减系数,进而提出了针对季节性冰冻地区土基回弹模量的确定方法。本文研究成果为季节性冰冻地区冻融循环作用下路基土回弹模量的合理确定提供了依据,对季节性冰冻地区路基路面设计具有参考价值,也为进一步研究水热力三场耦合奠定了理论基础。关键词:季节性冰冻地区,路基,冻融循环,含水率,回弹模量,刚性承载板,杠杆压力仪
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貉≥膊秀绢轷D辍卧拢H秀峭轩。年耹论文知识产权权属声明论文独创性声明蟣本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为长安大学。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签名:
本文受到国家自然科学基金、西部交通建设科技项目:献手.、陕西省自然科学基金,琣
⋯⋯Π荆骸!叁一≤’警警警珏;。啤第一章绪论研究目的及意义冻季节受大气负温影响,当土体温度达到土中水结晶点时,土中形成冻结一融化层并开以东、秦岭一淮河以北地区,其冻结深度由南至北、由低海拔向高海拔区增厚,最大达在季节性冰冻地区,气温随四季正负交替变化,冬季气温较低,且持续时间长,冰始冻结,伴随土中的孔隙水和外界水源补给水结晶形成冰透镜体等侵入土体,土体体积增大,地表产生不均匀地上升,这就是通常所称的冻胀现象。春季大气温度升高,冻结后的土体融化,伴随着土体中冰透镜体的消融,路基出现沉陷,同时使土体处于饱和及过饱和状态而引起地基承载力降低。冬季路基冻胀,引起路基变形、裂缝,中小桥墩冻胀上抬,桥面隆起,桥台出现水平裂缝,甚至坍塌;而春融季节,公路出现翻浆冒泥,路肩滑塌,影响行车舒适性与道路使用性能,严重导致交通中断。全球冻土面积ḿ窘谛远惩占全球陆地面积的%,地球上大部分中纬度地区受季节性冻融作用的影响。我国冻土分布较广阔,包括冻结深度大于米的季节性冻土在内,,、华北、西北及内蒙古地区ê乩忌街涟Ю紊揭幌咭晕鞯墓愦蟮厍约按讼左右【俊N夜惩练植悸酝技.。深~~~一一.⋯⋯.,一,二,叮狠季节性地区路基在冬季产生冻胀,引起路面高低不平,在道路中线附近形成大量的裂缝,破坏路面平整度,但车辆仍可低速行驶。但至第二年春暖时节,路基中冰晶融化,土中孔隙水因土基底冻结无法迅速排除,使地基土软化,降低道路整体强度,严重影响道路的承载能力,在车辆振动荷载作用下,产生翻浆冒泥现象,路面局部下沉并出现龟薄季节冻土区~一《::二·二一。’’一。图中国冻土分布图竺:::,.ā弧ぃ海阂弧;疽长安大学硕士学位论文掣,小≯、~、、:里:’~。~~.一簅~./。一忠一”~●.一。’。’.。,蹋
研究表明:路基的稳定性与耐久性直接取决于土体的强度与变形特性兀挥凶柿表明,季节性冰冻路基的病害主要是由于土体的冻胀与融沉造成的【州。冻融循环引起我国沥青路面设计方法为力学一经验法,现行的《公路沥青路面设计规范》裂现象,进一步发展形成坑洞。目前我国多年冻土的研究理论已很成熟,现行规范中对多年冻土的设计、施工有专门规定,中国科学院冰川冻土所等机构对多年冻土的力学特性和工程特性进行深入系统的研究,