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在多年冻土区,U型排水渠道经常遭受水平冻胀力的破坏,严重影响构筑物的服役性能。本文以青藏高原多年冻土区路基边坡U型槽排水渠道为研究对象,采用现场试验、理论分析和数值计算相结合的手段,研究了多年冻土区U型槽的水平冻胀力分布特征,建立了多年冻土区U型槽的水热力三场耦合数值模型,分析了 U型槽埋深、周围土体含水量、周围土体换填范围及结构形式对温度场及水平冻胀力的影响。本文主要研究成果如下:(1)U型槽周围土体的温度和外界温度具有强烈的相关性,结构周围土体温度在2月份达到最低,其周围活动层完全冻结。(2)作用于结构上的水平冻胀力沿深度非均匀分布,随深度先增大后减小并在结构的1/2～1/3处达到水平冻胀力峰值;同时,随U型槽周围土体温度的降低作用于结构的水平冻胀力也随之增大,并在2月份水平冻胀力达到最大状态。(3)不同埋深条件下,水平冻胀力均沿埋深非均匀分布,其数值大小在结构中部存在明显差异,主要体现在2月份水平冻胀力最大时刻,埋深0.7m、1.7和3mU型槽在0.35m、0.65m和1.65m处,水平冻胀力峰值分别为20.45kPa、31.65kPa和 40.14kPa。(4)不同含水量条件下,水平冻胀力分布与基本模型相同但数值大小随含水量的增加而增大,主要体现在2月份,含水量11%、15%和20%均在0.6m左右水平冻胀力达到峰值分别为31.65kPa、36.72kPa和38.86kPa。(5)不同换填范围条件下,水平冻胀力峰值及位置均有显著变化,侧边土体的0～2.8m换填范围是影响水平冻胀力的主要范围,换填超过2.8m后,水平冻胀力几乎不再降低。(6)相同埋深条件下,梯形结构产生的水平冻胀力相比U型结构增大13%～15%左右,而其分布形式基本相同,因此,U型结构在降低水平冻胀力方面优于梯形结构。