川西高原川藏交通廊道季节性冻土分布规律及处置措施

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本文通过现场调查和查阅文献,初步阐述了川西高原川藏交通廊道季节性冻土的分布规律与发育特征以及工程处置措施。运用ABAQUS有限元软件,分别建立了考虑当地气候条件的路基温度场有限元模型和设置土工合成材料的的三维半填半挖路基模型。通过对数值模拟的结果分析提出一些建议,为以后的工程建设提供一点参考。本文主要结论如下:(1)在川西高原分布着多年冻土,季节性冻土和短时冻土。只有在山峰雪线附近能发育山地多年冻土,多数地段以稳定型季节性冻土为主。季节性冻土分布下界高度大约为:3000-3300m,大致从11月至12月中旬地面开始冻结,最大冻深在1月中旬左右,在2月底至3月初季节冻结层消失。随海拔身高,地面冻结时间提前,冻结层保存时间增长。多数地段以中-深季节性冻土和浅季节性冻土为主,南部深度下有浅季节性冻土和短时冻土。历年最大冻深大致在北纬320以北,达到1.0-2.5m,属于中-深季节冻结土,往南则发育冻深小于1.0m的浅季节冻土。当海拔3000-3500m时,冻结深度大约为0.4-0.8m,到了海拔3500-4100m时季节冻深增大为0.8-1.6m。但是,在不同地段由于积雪,降水和土壤及坡向的不同,季节冻深也有很大的变化。(2)通过路基温度场数值模拟分析知:东西走向的路基比南北走向的路基更容易受到“阴阳坡”的影响。阳坡的冻结时间晚于阴坡,而融化时间早于阴坡。冻结和融化在时间上的差异可能导致路基的不均匀沉降.。阳坡的最大冻结深度小于阴坡,故在实际工程设计中应以阳坡为控制点。(3)从半填半挖路堤的数值模拟来看,土工格室层提高了路基的承载力,有效的减小了路基的沉降、不均匀沉降、路基边坡处的横向位移以及基底应力,增强了路基和边坡的稳定性,有着良好的工程控制效果。通过模拟土工格室的位置和模量,可以发现土工格室对高强土的加筋效果不十分明显,而对于强度较小的路基填土,有较好的工程经济性。而土工格室的模量越大时,工程效果越好,但并不成正比,以沉降量为例来说,随着格室弹性模量的增加,路基的沉降量不断减小,但减小的幅度越来越小。(4)在季节性冻土区,为了提高地基的承载力,就要提高地基材料的抗剪力和摩擦力,对材料的要求较高。如果不能就近获取材料或交通运输不方便,购买材料的费用将会占整个工程总成本的很大比例。而使用土工格室可以就近取用一般的填料,从而大幅度减少材料的费用。
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