高温冻土动力融化固结理论研究

本项目主要研究动载荷作用下高温冻土的融化固结规律，包括一维条件下高温冻土动力固结实验规律，动载荷特征的影响等，温度变化和水分运动等，基于实验结果分析，建立动力融化固结理论模型。高速、重载铁路和线路提速实际上改变了作用在路基上的载荷及其特征，规划中的青藏高速公路对于路基下面冻土的动载荷作用更为直接。在这些新的条件下，为了研究冻土区路基的服役性能并优化设计，冻土动力融化固结的研究显得非常必要。课题的开展既有实践意义，也会对冻土力学在融化固结方面开拓新的方向。

本课题以109国道青海省境内橡皮山段公路路基上严重翻浆地段为重点，采用现场调研和实测、理论分析、及数值模拟和室内试验验证相结合的思路，对于高温冻土动力融化固结特性进行系统研究，取得了以下几个方面的研究成果:.（1）通过现场实测，对G109在重型交通车辆作用下，不同深度、不同载重、不同车速的路基动态响应规律进行了研究，并对G109沿线的路基动态响应状态数据进行了长期的观测；.（2）研究109国道路基代表性土在开敞系统有侧限、不同温度和荷载边界条件作用下土体孔隙水压力的变化规律；.（3）以圆柱体试件为研究对象，推导出按位移求解空间轴对称问题时的基本微分方程，并导出饱和冻土融化固结理论模型；.（4）考虑孔隙气压力的作用，修订有效应力的表达式，考虑渗透系数为孔隙水压力和孔隙气压力的函数，结合土体颗粒、水、冰和气体的质量守恒方程以及动量守恒方程，依据达西定律来表达气体和水的平均运动速度，推导出非饱和高温冻土融化固结理论模型；.（5）利用数值模拟方法，分别建立室内试验验证模型和季节性冻土地区109国道橡皮山段冻土路基有限元模型，综合分析了不同边界条件下高温冻土融化固结沉降。