多年冻土地区挡墙监测研究与数值模拟计算.pdfVIP

Monitoring and numerical simulation of retaining wall in permafrost regions A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Kong Debao Supervisor：Prof. Yuan Xizhong Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 多年冻土地区公路建设条件特殊而复杂，该地区的公路支挡构筑物和桥涵工程与 周围的土体及地基存在多方面复杂的作用。土压力和冻胀力在暖季和寒季的交替循环 作用易使构筑物发生破坏，是多年冻土地区支挡构筑物区别于其他地区构筑物病害的 主要特点，因此，有必要对冻土地区挡土墙后土体温度、水分及土压力进行时时观测， 以进一步研究冻胀变化规律。 本文依托于青海省某新建的高速公路挡土墙监测项目，主要针对挡土墙监测方 案、不同监测仪器测量结果对比和误差分析以及有限元软件对挡土墙温度场和应力场 的数值模拟做一些探讨和研究。首先就多年冻土地区挡土墙的病害进行归类分析，对 这些病害产生的原因和消除措施做了阐述，并对挡土墙防冻害设计进行了探讨。其次 根据冻土地区挡土墙的冻害特点和地质环境，提出挡土墙监测方案、仪器布设方法及 监测仪器保护措施。再次通过室内试验的方法，对部分仪器进行室内标定和做了误差 分析试验，得出不同情况下仪器测量误差，试验结果可对实际项目中测量结果进行修 正。最后通过有限元软件对挡土墙温度场和冻胀应力场进行数值模拟，并在墙后增设 三种不同类型的EPS 板做对比试验，研究EPS 板对墙后温度场的影响及其减载作用 大小，得出不同类型EPS 板的对挡土墙保温减载效果及影响差异。 通过对冻土地区挡土墙后土体温度、水分及土压力进行监测，可时时观测冻土地 区挡土墙后土体温度、水分及土压力变化情况，进而研究挡土墙冻胀规律，为挡土墙 的设计提供参考意见。 关键词：多年冻土地区 挡土墙 监测 仪器误差分析 数值模拟 I ABSTRACT Due to the complex highway construction conditions in permafrost regions of high altitude for years, the road retaining structures and bridge-culver as well as sub grade have complicated interactions with the soils around. The stuctures are easily destroyed by the soil pressure and frost heace force with the alternating cycles role in the warm and cold seasons. The buildings easily destroyed by the impact of alternating cycles of soil pressure as well as frost heave force in warm and cold seasons , that is the retaining structures main harm which is different from that other buildings’. Therefore, it is necessary to observe momently its retaining wall of soil mass temperature, moisture, soil pressure in order to further study the frost heave variation of the permafrost regions. This pa