我国地域辽阔,季节性冻土区约占我国面积的53%,随着工程建设的不断发展,季节性冻土区由冻融循环引起的路基病害越来越得到重视。在冬季路基内的水由液态成为固态冰,体积增大,路基发生冻胀,春季及夏季随气温回暖,路基内的冰逐渐融化,由于上层冻土融化时下层尚未融化,导致上层融化的水不能及时排出,路基强度降低。当下层冻土完全融化,土的结构发生改变产生融沉。银西线跨越银川、甘肃和陕西三省,线路里程长,所处工程环境复杂,银川地处我国西北部,典型的气候特征是昼夜温差大,夏短冬长,且冬季气温低持续时间长,降雨量少,气候干旱。该段路基为非对称结构,高达6m,一侧设L型挡土墙支挡,一侧放坡。本文利用ANSYS有限元软件对L型挡土墙支挡段路基温度场及冻结期应力场进行数值模拟分析,研究L型挡土墙支挡路基温度场的分布规律,低温作用下路基冻胀变形规律,墙背上水平冻胀力的分布规律,墙体应力变化及采取保温板防冻处理效果和适当的埋深。得到以下几点结论:(1)L型挡土墙支挡路基温度场分布规律。在冻结期内,路基内冻结锋面在L型挡墙一侧为一反“S”型曲线,冻结锋面沿着路基面自路基中心向挡墙一侧水平发展,然后向下偏转沿深度方向按一定的斜率发展,在踵板底部附近冻结锋面发生第2次转折,随后沿近乎平行地基表面方向发展。在放坡一侧路基内冻结锋面自路基中心沿与路基面平行的方向至路肩处向下偏转,沿着坡面向下在坡脚处转折后与地基面平行。(2)设保温板时L型挡土墙支挡路基温度场分布规律。铺设保温板之后,L型挡墙一侧路基内温度等温线汇聚于保温板附近,自路基中心向挡墙一侧水平发展,至路肩时向下沿竖向保温板发展,在踵板附近偏转,后沿与地基表面平行的方向延伸。在达到最低气温之前仅水平保温板上部存在冻结区,达到最大冻深时水平保温板下方出现高温负温冻结区。保温板埋深20cm时此冻结区面积大,埋深40cm时水平向保温板上部冻结区面积大,且较多冷量滞留在水平向保温板上表面导致水平保温板下部三角形冻结区面积比埋深30cm时大。推荐保温板埋深为30cm比较合适。(3)冻结期L型挡土墙路基顶面竖向位移及挡墙的水平位移。未铺设保温板时,挡墙立臂水平位移分布为自悬臂端向下逐渐减小的曲线。路基顶面竖向位移在未铺设保温板时,路基顶面竖向位移自放坡一侧向路基中心线附近逐渐减小,继续向挡墙支挡侧逐渐增大,且挡墙侧路基面竖向位移较放坡侧稍大。(4)冻结期设保温板路基顶面竖向位移及挡墙的水平位移。铺设保温板后分布规律为悬臂端位移最大,沿墙高向下逐渐减小,在挡墙下部由于墙前埋深使得挡墙外侧面节点水平位移有增大趋势。铺设保温板后冻结期路基顶面基本不发生变形,竖向位移沿路基面为一波动不大的水平线。(5)L型挡土墙墙背上土压力和水平冻胀力的分布规律。没有设保温措施时,在气温最低时墙背上水平冻胀力分布规律为上小下大的三角形,与土压力分布形式类似;在冻深最大时,墙背上水平冻胀力分布形式为中部大上下小,最大冻胀力出现在挡墙中部。铺设保温板之后,在气温最低时在水平保温板上部墙背上作用水平冻胀力,在水平保温板埋深附近达最大值,下部为土压力,与初始应力场相似;在冻深最大时水平保温板上下都有水平冻胀力,分布形式为悬臂端水平冻胀力较小,向下至水平保温板埋深逐渐增大,到最大冻结深度处逐渐减小,继续向下为沿深度增大的土压力。