多年凍土區(qū)陰陽坡路面縱向裂縫的機理與防治.pdf

1、本文主要依托青藏公路及其觀測資料研究了陰陽坡條件下凍土路基非對稱融沉引起路面縱向裂縫的機理，結合室內結構與材料試驗提出了路基路面結構與材料方面的防治對策。論文主要工作包括以下幾個方面：
　　首先，為分析融沉對路面結構應力應變等力學指標的影響，采用松鋪土和埋置工業(yè)冰塊兩種路基融沉模擬試驗方案，鋪筑了半剛性和柔性基層兩種瀝青路面結構的室內試槽，并埋設力學傳感器進行檢測。研究結果表明松鋪砂性土融沉模擬方案和工業(yè)冰塊融沉模擬方案基層層底比

2、正常測點承受了更多的拉應變。融沉對柔性基層瀝青路面結構層底應變的非線性特征影響較大，融沉條件下路面結構基層層底應變的非線性特征比正常條件下更加顯著，冪函數(shù)可以很好地描述其非線性變化規(guī)律。當半剛性基層路面結構中存在融沉時，水泥穩(wěn)定碎石層底拉應變約增大40％，表明路基融沉變形對半剛性路面的力學性能具有非常不利的影響。根據(jù)以上研究結果，路基融沉變形對路面縱向裂縫的形成具有很大的力學影響。
　　其次，結合青藏公路路面縱向裂縫典型斷面的觀測

3、資料，應用多場耦合數(shù)值分析方法研究了陰陽坡路面縱向開裂的機理。對于融化盤厚度差相對較小的情況(路基變形為主)，重點應用力-熱-變形耦合方法分析其多場耦合開裂機理；對于融化盤厚度差相對較大的情況，重點應用非局部非對稱原理和XFEM程序分析了其開裂和擴展機制，為預防陰陽坡路面縱向裂縫的形成提供基礎和依據(jù)。
　　再次，設計阻熱面層材料配合比，按0、4％、6％、8％、10％ZS(生蛭石)摻量成型瀝青混凝土試件然后進行熱學試驗。導熱系數(shù)的測

4、試結果表明，導熱系數(shù)隨ZS摻量的增加總體呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)遞減變化趨勢，摻量為10％的導熱系數(shù)降幅最大為46.27％，考慮到現(xiàn)場施工壓實和經(jīng)濟性等要求，最大ZS摻量應近似為10％。室內材料試驗表明，添加ZS材料后，瀝青混合料的高溫、低溫、疲勞、凍融劈裂等主要力學性能指標與添加前相比并未發(fā)生顯著變化。
　　最后，設計“通-阻”耦合型路基路面結構并介紹其工作原理，在此基礎上，采用數(shù)值分析的方法對“通-阻”耦合型路基路面結構進行了熱學效果分析

5、，結果表明研制的阻熱路面配合合適厚度的碎石路基使用，夏季可以很好的阻止熱量傳入凍土層，冬季水平碎石層和傾斜碎石層配合使用可以使熱量充分散出，顯著降低最大融深和溫度場的非對稱性，從而大大降低了陰陽坡路面縱向裂縫的發(fā)生幾率，達到了預防路面縱向開裂的目的。
　　陰陽坡路面縱向裂縫機理的正確分析可以提高預防措施的直接針對性和實施效果，路基路面結構與材料對策具有較高的應用參考價值，對今后多年凍土區(qū)的道路建設和養(yǎng)護具有重要的理論和實踐參考價值