一、青藏铁路管道通风路堤下土体的温度变化分析(论文文献综述)
师利君[1](2021)在《新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究》文中研究指明人类工程活动和全球气温逐年上升破坏了冻土边坡的原有的热稳定性,使冻土边坡工程面临着严重的冻胀、融沉和滑塌威胁。然而,目前工程建设中常采用的L型挡墙和框架预应力锚杆等传统支护结构只是被动的增强边坡约束,并不能改变冻土热稳定性受到扰动的事实,无法从根本上解决问题。为此,基于“主动冷却,保护冻土”设计理念,研发了既可以通风降温抬升多年冻土上限,又能够支护锚固维持边坡稳定性的新型框架通风锚杆,围绕新型框架通风锚杆与土体之间相互作用的热学和力学问题,采用理论、数值和试验相结合的研究手段,给出了新型框架通风锚杆的设计指标。具体内容如下:(1)从多年冻土热融滑塌本质出发,利用自然通风机理、碎石热半导体和热屏蔽效应,提出一种集通风降温、支挡锚固及减胀减震于一体的新型框架通风锚杆。(2)对新型框架通风锚杆的热学和力学工作机理进行了理论分析。推导了自然对流效应下空气侵入量与温差及碎石铺设半径的关系式;给出了新型锚杆带入边坡的冷量计算公式,并计算得到了新型锚杆作用下边坡冻融交界面轴向抬升量;分别建立了冻结和融化过程中新型框架通风锚杆与土体协同工作的简化计算模型,给出了新型锚杆在冻融作用下的内力计算公式。算例分析表明:新型框架通风锚杆具有良好的通风降温效果,不仅能够抬升边坡冻融上限,还能够起到支挡锚固,减轻框架冻胀力的作用。(3)为了验证所提出简化计算模型的合理性,并进一步认识新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学特性,基于相似理论,设计并开展了相似比为1:10的新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡室内试验。对比分析了冻融过程中边坡不同位置处温度和水分的分布规律,并对冻融过程中新型框架通风锚杆内力进行研究。试验结果表明:在一个冻融周期内,坡内土体温度及水分变化与气温变化相比,存在滞后效应。新型通风锚杆对周围土体降温效果显着,支护效果明显。同时,将理论计算结果与试验值对比,验证了理论计算的正确性。(4)为更直观地认识新型框架通风锚杆支护边坡机理,建立了新型框架通风锚杆支护边坡的冻胀和融沉固结耦合控制方程,通过伽辽金法对控制方程进行离散,推导得到其有限元格式,并编制了多场耦合分析软件。将软件计算结果与模型试验实测值对比,验证了所编制程序的可靠性。数值计算结果表明:新型锚杆周围土体温度在锚杆通风段呈现波浪形分布,随着冻融次数的增多,锚杆周围低温区域不断扩大,边坡内部温度分布也更加稳定,支护结构内力在冻结期大于融化期,与试验结果规律一致。
杨韬[2](2021)在《碎石桩群对冻土沼泽公路地基水热状况与变形影响研究》文中认为本论文旨在探究高温冻土沼泽地区公路碎石桩群处理地基,在冻土退化过程中应力场、水分场以及温度场三者随时间的变化关系,分析高温冻土退化地区碎石桩群对地基冻土所产生的作用及影响。首先,以连续多孔介质假设为基础,基于Biot固结理论,分别以大应变假设及小应变假设为前提,推导两类应力场控制方程,结合考虑对流传热的三维非稳态传热方程,建立多物理场求解域统一的描述高温冻土物理场变化的水热力耦合模型控制方程。针对高温冻土刚度对温度变化较为敏感的特点,对冻结部分应力场参数进一步细化,建立高温冻土应力-温度耦合损伤本构模型。考虑温度变化对高温冻土刚度及强度的劣化作用,以基于Weibull分布的统计损伤模型确立应力损伤因子,以温度对初始弹性模量所形成的衰减程度确定温度损伤因子,由复合损伤因子将两者进行耦合。通过冻结砂土以及冻结粉质黏土,分别验证了本构模型对应变软化型材料以及应变硬化型材料预测结果的准确性。同时,推导两种应力损伤因子形状参数以及尺度参数的求解方法,以不同方法所得参数分别带入本构模型计算,所得结果对比实测应力应变曲线,对两者所得参数对本构模型最终预测结果的影响进行分析,结果表明半理论半拟合方法相较于全拟合方法具有一定优势。进而,通过对通用多物理场有限元软件进行二次开发,对水热力耦合模型进行数值实现。以控制围压室温度变化的恒定轴压三轴试验,对水热力耦合模型预测结果有效性进行验证。对比不同偏应力所形成不同程度轴向变形的三组试验结果,对模型应力场控制方程中大应变时,考虑几何非线性的必要性进行论证。通过模拟结果分析高温冻土融化固结这一过程中,水热力三场的相互作用;对三者动态平衡,相互制约,相互促进的关系进行论述。最后,通过前述水热力耦合模型,对G1211高速公路北安-黑河段孙吴县附近,一处旧路加宽工程进行模拟分析。通过实测沉降数据及地温数据对模拟结果有效性进行验证。以模拟结果对地基内部应力场、水分场及温度场随时间的变化关系进行讨论,对比未经碎石桩群处理地基的模拟结果,进一步论述碎石桩群对高温高含冰量冻土地基各物理场的影响,依此对碎石桩群的作用机理进行阐述。通过多物理场耦合分析,得出碎石桩群对高温多年冻土地基的作用主要有以下三个方面:加速超静孔隙水压力消散;提高地基整体性及刚度;加速初期高温多年冻土融化,且不会对地基温度场形成长久扰动。同时,从数值层面进行了论证,为其在多年冻土退化区的应用提供了理论支持。
刘凤云[3](2020)在《通风管对高原冻土区输电线塔基温度场和承载力影响规律研究》文中认为由于高原冻土区基础设施建设的推进和全球气候变暖的影响,高原冻土区冻土的退化严重,这给高压输电线塔基的稳定性带来了极大的威胁。在高原冻土区,为了提高输电线塔基的承载力,建议将塔基底部土体置换为冻胀不敏感性材料粗颗粒土,将塔基设计为带有主动降温措施的通风管塔基。本文采用试验和数值模拟相结合的方法,对高原冻土区输电线塔基的承载力进行了系统研究,以期能够为高原冻土区输电线塔基的设计和施工等关键技术问题提供科学依据。主要工作如下:(1)试验研究了粉质黏土在高温冻土区间(-2℃~2℃)的力学性能,发现粉质黏土在此区间力学性能有明显的退化,并对其退化机理进行了分析;对粗颗粒土的冻胀特性受击实功和细粒含量影响的规律进行了研究,发现了最不利于粗颗粒土冻胀的颗粒级配和击实条件,并解释了其冻胀机理;同时研究了温度对粗颗粒土剪切特性的影响,发现粗颗粒土在负温下剪切强度显着增加,会出现脆性破坏。(2)为降低塔基周围土体的温度,将外置(内置)通风管这种主动降温措施引入到塔基中,确定了通风管塔基的降温效果,对比了不同季节有通风管和无通风管时塔基周围土体的降温情况;对比发现,在冷季节(温度低于0℃),通风管具有良好的降温效果;探讨了通风管直径、管间距、埋置深度等因素对通风管塔基周围土体降温效果的影响,得到了有利于降低塔基周围土体温度的参数组合。(3)为解决暖季(温度高于0℃)高温对通风管周围土体温度场的干扰,提出了外置通风管和调节开关相结合的高原冻土区塔基综合处置技术,即在冷季节保持开关打开,冷空气进入通风管;暖季节开关关闭,阻止外界高温空气进入通风管;研究发现此组合措施能够保证暖季塔基底部土体处于负温状态,有助于塔基的稳定性。(4)结合粉质黏土和粗颗粒土剪切性能参数随温度的变化以及通风管塔基对塔基周围土体的降温效果,计算和模拟分析了塔基的极限承载力;发现将粉质黏土置换为粗颗粒土可以显着提高塔基抗压极限承载力;通风管塔基在冷季可以有效提高塔基的抗拔极限承载力和抗压极限承载力,外置通风管和调节开关组合措施在暖季可以有效提高塔基的抗拔极限承载力和抗压极限承载力。最后依据试验和模拟情况总结了高原冻土区通风管塔基的施工流程。
王玉琢[4](2019)在《冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究》文中认为由于我国季节性冻土地区超过了国土面积的半数以上,季节性冻土地区的土质路基受土体内水分作用所产生的冻胀和融沉等特性对路基的稳定性影响很大。而随着全球性的气候变化影响,多年冻土地区面积逐年递减,而季节性冻土地区的面积不断扩大,并向高纬度地区推移。冻融和地基多年冻土融化将严重影响季节性冻土地区路基强度、稳定性和耐久性。针对季节性冻土地区的路基土体含水率过大的问题,东北林业大学寒区科学与工程研究院(institute of cold regions science and engineering northeast forestry university)研制开发了渗排水土工格栅(Seepage Drainage Geogrid,简称SDG),此项技术基于保温路基和通风路基结构以及塑料排水板和土工格栅等材料与土体复合工作原理和设计思路。并在此基础上与土质路基土体结合组成渗排水土工格栅路基,能够对季节性冻土地区路基土体的水热稳定性起到积极作用。从而起到减少路基土体含水率和提高路基稳定性的作用。本文首先进行渗排水格栅路基土体的小型试件的室内实验研究,在得出冻融条件下,小型试件的调节路基土体温度和含水率变化规律基础上,进行渗排水格栅路基土体足尺模型的冻融循环实验,根据以往实验得出的渗排水格栅路基的调节温度和含水率变化规律,进行了其他研究内容的室内实验:1、在冻融作用下,构建合理的渗排水格栅路基结构形式;2、对渗排水格栅路基的土体材料进行优化选择;3、格栅构形和尺度效应对传热场协同影响;4、建立考虑界面约束的土体水热耦合数学模型。研究结果表明:1、敷设渗排水土工格栅后,能显着的改变其周围土体对外界的温度变化的响应速度;当外界降至负温时,能阻止下部土体水分迁移产生单向积聚,进而减缓阻止冰透镜体的形成;外界升至正温时,能显着降低周围土体含水率;改善渗排水土工格栅管的构型、增加敷设层数、增大格栅管壁孔隙孔径和减小孔隙间距等都是提高渗排水土工格栅的作用和功效的有效途径。2、毛细水迁移冻胀机理和土薄膜水迁移理论能够很好的解释渗排水土工格栅的排水机理。其调温和调节含水率的机理是以土颗粒、水分、冰和空气为主导的能量传递媒介,在外界大气温度变化的条件下,进行物质间能量传递和交换,从而引起的土体内部温度变化和水分变化,进而使土体内的温度场和水分场重新分布,这种重新分布使路基土体能减少由水导致的冻害;3、当外界风速大于0.1m/s时,增大格栅管体与土体接触面积,使格栅管表面积与其贯穿土体横断面积比值大于0.33时,渗排水土工格栅就能起到明显的调温和排水作用;4、通过COMSOL Multiphysics有限元软件模拟模型实验过程,得到敷设渗排水格栅土体在冻融条件下的整体的温度和水分变化规律和分布情况与实验所得结论相同。优化模型试件土体材料后,使用导热系数大或者孔隙率大填料,在同等条件下,能提高渗排水格栅的降温和排水性能。
邰博文[5](2018)在《多年冻土区高速公路特殊路基结构变形机理及服役性能研究》文中研究表明本文以国家重点基础研究发展计划(973计划)“青藏高原重大冻土工程的基础研究”为依托,以青藏高原东部多年冻土区第一条高速公路(共和至玉树高速公路)沿线的三种特殊路基结构(保温路基,碎石路基和通风管路基)为研究对象,通过现场试验,室内试验,理论分析和数值计算等手段,分析了特殊冷却路基结构在高速公路修建初期的地温变化过程及降温效果,研究了高速公路修建初期特殊路基结构的变形特征及机理,提出了针对多年冻土区特殊路基结构工程服役性能的评价体系,研究成果为交通部门后期开展多年冻土区高速公路路基运营维护和类似工程的设计与建设提供重要的指导作用。其主要研究成果有:(1)分析了共玉高速公路建设初期三种特殊冷却路基结构的热状况。根据共玉高速公路沿线特殊冷却路基3-4年的地温资料,分析了路基本体在冷季与暖季的地温特征;研究了路基下伏冻土的升温幅度和冻土上限的退化程度;通过对比分析下伏冻土的升温和融化速率,提出了适宜于多年冻土区高速公路修筑的路基型式;分析了造成路基温度场非对称性的重要原因。(2)揭示了多年冻土区高速公路特殊路基结构修筑初期的主要变形源(冻融循环和融沉)的基本特征。利用地温资料,研究了沥青路面对下伏冻土热稳定性的影响程度;基于分层变形数据,揭示了高速公路修筑初期特殊路基结构不同层位各个变形源的变化规律;主要探讨了路基最大冻胀量与最大融沉量产生滞后效应的原因;总结了多年冻土区路基的变形特点。(3)建立了含砂粉土的稳定冻胀率与稳定融沉系数计算模型。通过室内三向冻融试验,分析了影响含砂粉土变形量的主要因素,揭示了各影响因素与稳定冻胀率和稳定融沉系数的变化关系,采用多元线性回归分析方法分别建立了稳定冻胀率和稳定融沉系数的预测模型。(4)建立了基于冻土的四相体系和非饱和土渗流与热传导理论的冻土路基水热全耦合模型。利用该模型重点研究了特殊路基结构下冻土上限的退化规律和路基横向热差异,其中涉及特殊路基结构冻土上限计算模型的建立,新型非对称路基结构的提出以及线路走向对路基横向热差异影响程度的分析。以有效融化含水量和温度作为影响参数,建立了多年冻土地区路基的融沉计算模型,研究了路基长期变形效应的发展规律。(5)建立了针对多年冻土区路基工程的服役性能评价体系。针对冻土路基的长期服役性能和表现,通过实际模型算例,预测了特殊路基结构在舒适性,平稳性及安全性使用要求和最小设计寿命下的变形效应;并应用评价体系,重点对其服役性能的发展过程进行了评价;提出了改善其服役性能的相应建议。
张坤,李东庆,陶坤,陈继,童刚强[6](2014)在《多年冻土区高等级公路特殊路基长期降温效果研究》文中研究表明气候变暖背景下,块石路基及通风管-封闭块石基底复合路基成为多年冻土区高等级公路冷却路基的主要结构形式.为探明不同直径块石层的渗流特征和规律,开展了立方排列球体室内风洞试验,一方面获得了渗透率和惯性阻力系数及其与球体直径间的统计关系;另一方面得到了球体层内部压力梯度与渗流速度呈二次非线性关系.基于该试验得到的参数和关系,采用多孔介质中流固耦合传热模型,通过有限体积法模拟了柴木铁路块石路基的降温效果,并利用实测数据验证了模型及参数的可靠性.在此基础之上,以青藏高等级公路特殊路基为原型,使用该传热模型开展了封闭块石基底路基和通风管-块石复合路基长期冷却降温效果的数值模拟研究.结果表明:封闭块石基底路基和通风管-封闭块石复合路基在研究期内均有降温效果,可以提高路基下人为上限,而块石夹层路基在一定时期内可以提高冻土上限,但下部土体温度升高,长期降温效果较差.
张坤,李东庆,陶坤,陈继,童刚强[7](2014)在《多年冻土区高等级公路特殊路基长期降温效果研究》文中进行了进一步梳理气候变暖背景下,块石路基及通风管-封闭块石基底复合路基成为多年冻土区高等级公路冷却路基的主要结构形式.为探明不同直径块石层的渗流特征和规律,开展了立方排列球体室内风洞试验,一方面获得了渗透率和惯性阻力系数及其与球体直径间的统计关系;另一方面得到了球体层内部压力梯度与渗流速度呈二次非线性关系.基于该试验得到的参数和关系,采用多孔介质中流固耦合传热模型,通过有限体积法模拟了柴木铁路块石路基的降温效果,并利用实测数据验证了模型及参数的可靠性.在此基础之上,以青藏高等级公路特殊路基为原型,使用该传热模型开展了封闭块石基底路基和通风管-块石复合路基长期冷却降温效果的数值模拟研究.结果表明:封闭块石基底路基和通风管-封闭块石复合路基在研究期内均有降温效果,可以提高路基下人为上限,而块石夹层路基在一定时期内可以提高冻土上限,但下部土体温度升高,长期降温效果较差.
牛富俊,马巍,吴青柏[8](2011)在《青藏铁路主要冻土路基工程热稳定性及主要冻融灾害》文中研究指明在介绍青藏高原多年冻土退化背景及其工程影响的基础上,通过主要冻土路基现场监测和沿线调查,对青藏铁路冻土路基2002年以来的地温发展过程、热学稳定性及次生冻融灾害进行了分析。结果表明:青藏铁路自2006年通车后冻土路基整体稳定,列车运行速度达100 km/h,达到设计要求,但不同结构路基的热学稳定性不同,采取"主动冷却"方法的路基稳定性显着优于传统普通填土路基。管道通风路基、遮阳棚路基及U型块石路基冷却下伏多年冻土的效果显着,块石基底路基左右侧对称性较差,而处于强烈退化冻土区和高温冻土区的普通路基热稳定性差,需结合路基所在区域局地气候因素予以调整或补强。以热融性、冻胀性及冻融性灾害为主的次生冻融灾害对路基稳定性存在潜在危害,主要表现为路基沉陷、掩埋、侧向热侵蚀等,其中目前最为严重的病害是以路桥过渡段沉降为代表的热融性灾害。
王小军,姜珂,魏永梁,米维军,武小鹏[9](2010)在《青藏铁路多年冻土区路堤人为上限与融化夹层的数值模拟分析》文中研究指明初始温度场采用实测温度场,相应的物理参数通过实测地温数据用有限元方法反演得到,计算结果的可靠性由实测数据验证。用这种方法对3种结构形式4个实测断面的青藏铁路多年冻土区清水河试验段路堤的人为上限和融化夹层进行了数值模拟分析。计算结果表明,从人为上限形态及融化夹层范围和面积两方面来看,相同路堤高度情况下,片石通风—碎石护坡组合路堤优于片石通风路堤,而片石通风路堤优于普通路堤;对于同类型的路堤,高路堤优于低路堤。这种不同路堤结构形式的优劣性排序,可为多年冻土区路堤设计提供理论依据和技术支持。
原思成[10](2007)在《青藏铁路冻土区典型地段路基变形分析》文中指出作者通过冻土学的基本理论并结合国内外的工程经验以及青藏铁路的特点,以来自铁路正线的变形和温度观测资料为基础,结合计算和数值预测,对青藏铁路冻土区路基变形和地温的现状以及发展趋势进行了分析研究和评价,认为目前青藏铁路冻土区路基变形趋于稳定,地温呈降低趋势,采用主动降温工程措施的冻土区路基工程基本处于稳定状态,未来运营期间青藏铁路冻土区路基稳定性可以得到保证,但是在个别的特殊地段需要重点观察,必要时需进行补强。文中对冻土路基的工程划分和对冻土路基变形发生、发展过程的阶段划分,属于创新的分类,并且,对于冻土变形机理的分析和结论,也是作者首次提出的。论文中的主要结论已经被青藏铁路的工程实践所证明是正确的,部分建议已经在工程中采纳。
二、青藏铁路管道通风路堤下土体的温度变化分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、青藏铁路管道通风路堤下土体的温度变化分析(论文提纲范文)
(1)新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景和研究意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 冻土边坡研究现状 |
1.2.2 冻土区通风管技术研究现状 |
1.2.3 冻土地区块碎石护坡研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 本文研究的主要内容和技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.5 本文创新点 |
第2章 新型框架通风锚杆支护结构的提出及其技术原理分析 |
2.1 引言 |
2.2 新型框架通风锚杆的研究背景 |
2.3 新型框架通风锚杆的构造及施工工艺 |
2.4 新型框架通风锚杆的结构特性 |
2.5 新型框架通风锚杆的技术原理 |
2.6 本章小结 |
第3章 新型框架通风锚杆工作机理分析 |
3.1 引言 |
3.2 新型框架通风锚杆降温效果 |
3.2.1 框架通风锚杆传热半径 |
3.2.2 自然对流效应下冷空气的侵入量 |
3.2.3 碎石带入冷量及空气流速 |
3.2.4 通风管带入冷量 |
3.2.5 冻融交界面轴向抬升量 |
3.3 框架通风锚杆支护边坡冻胀过程结构-土体相互作用 |
3.3.1 框架通风锚杆与土体协同工作简化计算模型 |
3.3.2 框架通风锚杆轴力计算 |
3.3.3 框架所受冻胀力计算 |
3.4 框架通风锚杆支护边坡融化过程结构-土体相互作用 |
3.4.1 融化固结计算模型的建立及求解 |
3.4.2 边坡固结变形量 |
3.4.3 融沉过程框架通风锚杆内力计算 |
3.5 算例分析 |
3.5.1 工程概况 |
3.5.2 框架通风锚杆降温效果分析 |
3.5.3 框架通风锚杆力学效应分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 新型框架通风锚杆支护边坡试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验目的和内容 |
4.2.1 试验目的 |
4.2.2 试验内容 |
4.3 模型相似比设计 |
4.3.1 相似理论 |
4.3.2 相似准则的确定 |
4.4 模型设计和测点布置 |
4.4.1 模型设计 |
4.4.2 测点布置 |
4.5 试验设备和材料 |
4.5.1 试验设备 |
4.5.2 试验材料 |
4.6 试验工况及过程 |
4.6.1 试验工况 |
4.6.2 试验过程 |
4.7 试验结果分析 |
4.7.1 温度场分析 |
4.7.2 水分场分析 |
4.7.3 风速分析 |
4.7.4 新型框架通风锚杆内力分析 |
4.8 模型试验与理论结果对比 |
4.9 本章小结 |
第5章 新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡冻胀、融沉固结耦合分析 |
5.1 引言 |
5.2 考虑风速的新型通风锚杆支护边坡冻胀、融沉固结耦合模型 |
5.2.1 边坡土体应力场 |
5.2.2 边坡水分场方程 |
5.2.3 边坡温度场方程 |
5.2.4 新型通风锚杆与土体耦合 |
5.2.5 边界条件 |
5.3 控制方程的离散 |
5.3.1 平衡方程的离散 |
5.3.2 连续方程的离散 |
5.3.3 水热耦合方程的离散 |
5.3.4 离散后的方程组 |
5.4 方程求解及软件编制 |
5.4.1 方程求解 |
5.4.2 软件编制 |
5.5 有限元模型及参数 |
5.5.1 有限元模型的建立 |
5.5.2 计算参数设置 |
5.5.3 边界条件 |
5.6 数值模拟的可靠性验证 |
5.6.1 温度验证 |
5.6.2 水分验证 |
5.6.3 锚杆轴力验证 |
5.7 新型通风锚杆数值模拟结果分析 |
5.7.1 温度场分析 |
5.7.2 水分场分析 |
5.7.3 边坡位移分析 |
5.7.4 框架内力分析 |
5.7.5 锚杆轴力分析 |
5.8 本章小节 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A(攻读学位期间所发表的学术论文目录) |
(2)碎石桩群对冻土沼泽公路地基水热状况与变形影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 冻土地基处理研究现状 |
1.2.2 水热力耦合模型研究现状 |
1.2.3 冻土本构模型研究现状 |
1.3 研究目的及意义 |
1.4 研究内容 |
1.5 研究方法及技术路线 |
2 水热力耦合模型控制方程 |
2.1 流固耦合控制方程 |
2.1.1 小应变应力场控制方程 |
2.1.2 大应变应力场控制方程 |
2.1.3 水分场控制方程 |
2.2 温度场控制方程 |
2.3 控制方程耦合节点 |
2.4 本章小结 |
3 水热力耦合模型参数及求解方法 |
3.1 应力场参数及求解方法 |
3.1.1 应力-温度耦合损伤本构模型推导 |
3.1.2 本构模型参数求解 |
3.1.3 本构模型试验验证 |
3.1.4 本构模型讨论分析 |
3.2 水分场、温度场参数及求解方法 |
3.2.1 水分场参数及求解方法 |
3.2.2 温度场参数及求解方法 |
3.3 本章小结 |
4 水热力耦合模型室内试验验证 |
4.1 试验概况 |
4.1.1 参数确定试验 |
4.1.2 模型验证试验 |
4.2 模型验证 |
4.2.1 模型概述 |
4.2.2 模型参数 |
4.2.3 试验结果及模型验证 |
4.3 高温冻土融化固结过程水热力耦合分析 |
4.3.1 应力场与水分场相互作用 |
4.3.2 应力场与温度场相互作用 |
4.3.3 温度场与水分场相互作用 |
4.4 本章小结 |
5 碎石桩群处理冻土地基模拟验证分析 |
5.1 工程及试验区概况 |
5.1.1 试验区概况 |
5.1.2 区域气候概况 |
5.1.3 工程地质及测孔布置 |
5.2 数值模拟模型概况 |
5.2.1 模型基本假设 |
5.2.2 几何模型及网格划分 |
5.2.3 边界条件 |
5.2.4 初始条件 |
5.2.5 物理场参数 |
5.3 模拟结果验证 |
5.3.1 应力场验证 |
5.3.2 温度场验证 |
5.4 模拟结果分析 |
5.4.1 应力场分析 |
5.4.2 温度场分析 |
5.5 碎石桩群作用分析 |
5.5.1 碎石桩群对应力场作用 |
5.5.2 碎石桩群对水分场作用 |
5.5.3 碎石桩群对温度场作用 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
东北林业大学硕士学位论文修改情况确认表 |
(3)通风管对高原冻土区输电线塔基温度场和承载力影响规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 冻土特征和面临的问题 |
1.1.2 高原冻土区输电线塔基的特点和面临的主要问题 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 粉质黏土和粗颗粒土力学特性研究现状 |
1.2.2 通风管研究现状 |
1.2.3 塔基承载力研究现状 |
1.3 技术路线和研究内容 |
2 粉质黏土和粗颗粒土温度敏感性研究 |
2.1 温度对粉质黏土剪切特性的影响试验 |
2.1.1 粉质黏土试样的制备 |
2.1.2 粉质黏土剪切试验结果和分析 |
2.1.3 粉质黏土的临塑荷载 |
2.2 击实功对粗颗粒土的冻胀特性的影响 |
2.2.1 粗颗粒土试样的制备 |
2.2.2 粗颗粒土试样击实试验设计 |
2.2.3 粗颗粒土冻胀试验结果和分析 |
2.3 细粒含量对粗颗粒土的冻胀特性的影响 |
2.3.1 粗颗粒土试样的制备 |
2.3.2 细粒含量影响的试验设计 |
2.3.3 细粒含量影响的结果分析和讨论 |
2.4 温度对粗颗粒土剪切特性的影响试验 |
2.4.1 剪切试样的制备和试验方法 |
2.4.2 .粗颗粒土剪切试验结果和分析 |
2.5 小结 |
3 通风管对输电线塔基降温效果的影响研究 |
3.1 外置通风管塔基处置技术研究 |
3.1.1 空气-通风管-土体传热模型 |
3.1.2 边界条件和初始条件 |
3.1.3 外置通风管降温效果模拟分析 |
3.1.4 外置通风管参数优化 |
3.1.5 外置通风管与调节开关 |
3.2 内置通风管塔基处置技术研究 |
3.2.1 内置通风管的承载性能设计 |
3.2.2 通风管换热性能的确定 |
3.2.3 内置通风管降温效果模拟分析 |
3.3 内置和外置通风管降温效果比较 |
3.4 小结 |
4 塔基承载力的分析研究 |
4.1 通风管塔基承载力计算分析 |
4.1.1 无通风管塔基极限承载力计算分析 |
4.1.2 外置通风管塔基极限承载力计算分析 |
4.1.3 内置通风管对塔基极限承载力的影响分析 |
4.2 通风管塔基承载力数值模拟分析 |
4.2.1 塔基数值模型和参数 |
4.2.2 承载力模拟结果和分析 |
4.3 施工工艺 |
4.4 小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(4)冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究目的意义和选题依据 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 冻土路基保温措施研究现状 |
1.2.2 冻土路基通风措施研究现状 |
1.2.3 冻土通风路基的工作机理和理论研究现状 |
1.2.4 冻土路基水热迁移研究现状 |
1.3 本文研究的作用和意义 |
1.4 本文研究的主要内容 |
1.5 本文研究的技术路线 |
2 渗排水格栅用土水热参数确定及其数值计算 |
2.1 冻土物理性质 |
2.1.1 冻土物质组成与持水性 |
2.1.2 冻土含水量及影响因素 |
2.1.3 土水势 |
2.2 土热交换系数 |
2.2.1 比热容测定 |
2.2.2 土导热系数 |
2.2.3 土导温系数 |
2.2.4 相变热 |
2.3 土质交换系数 |
2.3.1 土微分水容量 |
2.3.2 土导湿系数 |
2.3.3 土水分扩散系数 |
2.3.4 土热交换系数与质交换系数的对应性 |
2.4 实验用土水热参数计算 |
2.5 实验土体模型的水热数值求解 |
2.5.1 实验土体模型的热传导分析 |
2.5.2 实验土体的水分迁移数值分析 |
2.6 本章小结 |
3 第一次渗排水土工格栅水热室内实验研究 |
3.1 渗排水土工格栅的技术简介 |
3.2 小型室内实验用土的理化性能 |
3.2.1 实验用土的基本物理参数 |
3.2.2 实验用土毛细上升高度测定 |
3.2.3 实验用土的渗透系数 |
3.3 正温调节含水率初次室内实验 |
3.4 第一次渗排水土工格栅室内实验方案设计和结果分析 |
3.4.1 第一阶段冻融实验方案设计 |
3.4.2 温度变化规律分析 |
3.4.3 含水率变化规律分析 |
3.5 第二阶段室内实验 |
3.5.1 实验方案 |
3.5.2 温度变化规律分析 |
3.5.3 含水率变化规律分析 |
3.6 实验结论分析 |
3.7 渗排水格栅阻断毛细水性能实验 |
3.7.1 实验方案设计 |
3.7.2 含水率数据分析 |
3.8 本章小结 |
4 渗排水土工格栅足尺模型室内实验研究 |
4.1 实验准备工作 |
4.1.1 渗排水土工格栅设计与制作 |
4.1.2 第二次实验用土参数检测与制冷采集设备介绍 |
4.1.3 足尺模型实验方案 |
4.2 足尺模型实验数据分析 |
4.2.1 调温效果分析 |
4.2.2 含水率变化分析 |
4.3 改变边界条件的渗排水土工格栅的室内模型实验 |
4.3.1 实验方案设计 |
4.3.2 降温效果分析 |
4.3.3 含水率变化分析 |
4.3.4 改变融化条件后的含水率分析 |
4.4 结合实验数据推断季节性冻土地区渗排水土工格栅路基的作用 |
4.4.1 路基冻胀机理分析 |
4.4.2 路基融沉与翻浆机理 |
4.4.3 渗排水土工格栅工程作用的预测分析 |
4.5 本章小结 |
5 渗排水格栅构形尺度效应室内实验及机理分析 |
5.1 实验方案设计 |
5.1.1 渗排水格栅管设计与实验用土指标 |
5.1.2 模型试件构型和传感器布设 |
5.1.3 实验温控方案 |
5.2 实验结果分析 |
5.2.1 温度数据分析 |
5.2.2 含水率数据分析 |
5.2.3 渗排水土工格栅构型效果分析 |
5.3 渗排水格栅排水机理分析 |
5.3.1 冻土水分迁移机理 |
5.3.2 渗排水土工格栅水分迁移机理 |
5.4 本章小结 |
6 渗排水土工格栅的水热耦合数值模拟 |
6.1 数值模拟技术介绍 |
6.2 室内模型实验温度数值模拟分析 |
6.2.1 有限元分析软件选择使用 |
6.2.2 降温温度数值模拟分析 |
6.3 升温含水率变化数值模拟分析 |
6.4 室内实验模型优化分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(5)多年冻土区高速公路特殊路基结构变形机理及服役性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 多年冻土区路基冷却措施 |
1.2.2 多年冻土区路基变形特征 |
1.2.3 多年冻土区路基多场耦合 |
1.2.4 多年冻土区路基服役性能 |
1.3 研究不足与问题 |
1.4 研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 特殊路基结构冷却降温过程及效果分析 |
2.1 特殊路基结构监测断面概况 |
2.1.1 特殊路基结构的工程地质概况 |
2.1.2 路基结构与监测方法 |
2.2 特殊路基结构地温状况 |
2.2.1 路基本体横向地温变化 |
2.2.2 路基下部冻土温度变化 |
2.3 特殊路基结构下冻土上限 |
2.3.1 特殊路基结构冻土上限变化 |
2.3.2 冻土上限附近热流密度变化 |
2.4 冻土退化状况分析 |
2.4.1 冻土的融化速率 |
2.4.2 冻土的升温速率 |
2.4.3 浅层与冻土上限附近地温状况 |
2.4.4 冻土的升温与融化速率变化关系 |
2.5 路基温度场的非对称性 |
2.5.1 路基阴阳肩温差分析 |
2.5.2 路基整体温度场的非对称性分析 |
2.6 本章小结 |
3 特殊路基结构分层变形规律、特征与机理 |
3.1 变形监测路段的地理位置和布设方法 |
3.1.1 变形监测路段的地理位置 |
3.1.2 变形监测系统及布设方法 |
3.2 变形监测断面的地温状况 |
3.2.1 活动层厚度和季节性冻融过程 |
3.2.2 冻土退化速率和地温梯度 |
3.3 变形监测断面的路基变形 |
3.3.1 路基分层实测变形 |
3.3.2 全季节路基总变形 |
3.4 多年冻土区特殊路基结构的变形特征及机理 |
3.4.1 多年冻土区路基变形特征 |
3.4.2 多年冻土区路基变形机理 |
3.5 本章小结 |
4 冻土路基填料稳定冻胀率与融沉系数试验 |
4.1 冻土融化固结特性的描述 |
4.2 含砂粉土的基本试验 |
4.3 室内冻融循环试验方案与操作步骤 |
4.4 室内冻融循环试验结果分析 |
4.4.1 各因素对填料冻胀与融沉性质的影响 |
4.4.2 各因素对填料稳定冻胀率与融沉系数的影响 |
4.5 含砂粉土稳定冻胀率与融沉系数计算公式 |
4.6 本章小结 |
5 水热耦合作用下的冻土路基长期变形预测 |
5.1 冻土路基水热耦合的建立 |
5.1.1 冻土水热耦合计算原理 |
5.1.2 冻土路基水热耦合模型的建立 |
5.2 冻土上限计算模型的建立 |
5.2.1 冻土路基水热耦合模型验证 |
5.2.2 冻土上限退化程度预测 |
5.2.3 冻土上限计算模型的建立 |
5.3 非对称新型复合路基 |
5.3.1 路基长期横向热差异 |
5.3.2 非对称新型复合路基 |
5.4 线路走向对路基阴阳坡的影响 |
5.4.1 基于附面层原理的路基上部热边界 |
5.4.2 上部热边界的计算步骤 |
5.4.3 不同线路走向对横向热差异的影响 |
5.5 冻土路基长期变形预测 |
5.5.1 路基长期变形预测原理 |
5.5.2 计算步骤 |
5.5.3 路基融沉计模型验证 |
5.5.4 路基长期变形预测 |
5.6 本章小结 |
6 基于变形的多年冻土地区高速公路服役年限预测 |
6.1 现行沥青路面使用性能评价体系 |
6.1.1 路面行驶质量评价 |
6.1.2 路面破损状况评价 |
6.2 基于变形的多年冻土地区高速公路路基服役年限预测 |
6.2.1 多年冻土区公路路基服役性能评价指标 |
6.2.2 多年冻土区公路路基服役性能评价体系 |
6.3 多年冻土区高速公路路基服役性能评价体系的应用 |
6.3.1 基于变形的服役性能分项界限值 |
6.3.2 高速公路特殊路基结构实际使用服役年限 |
6.3.3 高速公路路基服役性能评价体系的评分 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要研究工作与结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究不足和展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)多年冻土区高等级公路特殊路基长期降温效果研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 块石渗透率和惯性阻力系数风洞试验研究 |
2 数学模型 |
3 数值模型验证 |
3.1 封闭块石基底路基模型及边界条件 |
3.2 数值模拟结果 |
4 两种多年冻土区高等级公路特殊路基结构温度特征分析与对比 |
4.1 计算区域与边值条件 |
4.2 数值分析结果与讨论 |
4.2.1 封闭块石基底路基降温效果分析 |
4.2.2 块石夹层路基降温效果分析 |
4.2.3 通风管-封闭块石复合路基降温效果分析 |
4.2.4 路基下冻土上限变化 |
5 结论 |
(8)青藏铁路主要冻土路基工程热稳定性及主要冻融灾害(论文提纲范文)
0 引言 |
1 沿线多年冻土地质条件及变化趋势 |
2 主要冻土路基地温及热状况 |
2.1 普通填土路基 |
2.2 块石基底路基 |
2.3 块石护坡路基 |
2.4 U型块石路基 |
2.5 管道通风路基 |
2.6 遮阳棚路基 |
2.7 不同结构路基热稳定性对比分析 |
3 影响路基稳定性的主要次生冻融灾害 |
3.1 主要次生冻融灾害的类型及其危害 |
3.2 典型次生冻融灾害 |
4 结语 |
(9)青藏铁路多年冻土区路堤人为上限与融化夹层的数值模拟分析(论文提纲范文)
1 测试断面及其工程地质条件 |
2 有限元计算模型 |
2.1 模型计算区域 |
2.2 温度加载线及初始地温场 |
2.3 计算方法及边界条件 |
3 物理参数的确定 |
4 数值模拟分析 |
4.1 地温计算值与实测值比对分析 |
4.2 人为上限的形态特点及其变化规律 |
4.3 融化夹层发育特点及其消散过程分析 |
5 不同断面模拟结果比较分析 |
5.1 人为上限形态特点及其变化规律比较分析 |
5.2 融化夹层发育特点及其消散过程比较分析 |
6 结论 |
(10)青藏铁路冻土区典型地段路基变形分析(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
序 |
1 绪论 |
1.1 国内外冻土区铁路建设概况 |
1.2 冻土区路基工程设计思想研究概况 |
1.2.1 国外设计思想概况 |
1.2.2 我国多年冻土地区路基工程设计原则研究概况 |
1.3 冻土区路基工程结构研究概况 |
1.3.1 控制地温的无源技术和工程结构研究概况 |
1.3.2 控制地温的有源技术和工程结构研究概况 |
1.4 冻土区路基工程试验研究概况 |
1.4.1 国内研究 |
1.4.2 国外研究 |
1.5 冻土区路基病害问题研究概况 |
1.5.1 对地下冰影响的研究 |
1.5.2 气温变化影响研究 |
1.6 冻土区路基工程的监测概况 |
1.6.1 国内观测研究概况 |
1.6.2 国外观测研究概况 |
1.7 青藏铁路开工建设以来的科学研究工作 |
2 青藏铁路冻土区路基变形机理研究 |
2.1 青藏铁路冻土区工程地质条件 |
2.1.1 青藏铁路沿线主要地形地貌单元及冻土特征 |
2.1.2 青藏铁路冻土区路基工程分区 |
2.1.3 影响冻土区路基变形长期发展趋势的气候因素 |
2.2 青藏铁路冻土区路基变形机理研究 |
2.2.1 天然状态土体冻融过程特征分析 |
2.2.2 路基土体冻融过程特征分析 |
2.2.3 路基地温场与变形关系研究 |
2.2.4 青藏铁路冻土区路基变形机理 |
2.3 工程环境和冻土环境变化对冻土区路基变形影响分析 |
2.4 小结 |
3 青藏铁路冻土区路基变形和地温场分析 |
3.1 青藏铁路冻土区典型地段路基地温场和变形分析 |
3.1.1 气温、地温均低地段 |
3.1.2 气温高、地温低地段 |
3.1.3 气温、地温均高地段 |
3.1.4 路基地温场和变形小结 |
3.2 青藏铁路冻土区典型地段路基变形验证计算和工程建议 |
3.2.1 验证计算的基本思路 |
3.2.2 冻土地基的融化压缩沉降计算基础 |
3.2.3 青藏铁路冻土区典型地段路基变形验证计算 |
3.2.4 计算结果和路基变形发展趋势分析 |
3.3 小结 |
4 青藏铁路冻土区路基变形和地温场发展趋势预测 |
4.1 数值模拟预测的主要对象 |
4.1.1 数值模拟预测的主要指标 |
4.1.2 数值模拟预测的主要对象 |
4.2 数值模拟计算理论模型 |
4.3 数值模拟计算参数及边界条件 |
4.3.1 介质参数 |
4.3.2 边界条件 |
4.3.3 路基结构参数 |
4.3.4 其他说明 |
4.4 青藏铁路冻土区主要路基结构数值模拟结果分析 |
4.4.1 土质低路堤(加保温板)结构数值模拟计算结果分析 |
4.4.2 碎石护坡路基结构数值模拟计算结果分析 |
4.4.3 片石气冷路基结构数值模拟计算结果分析 |
4.4.4 碎石护坡+片石层复合路基结构数值模拟计算结果分析 |
4.5 小结 |
5 青藏铁路冻土区路基变形评价 |
5.1 青藏铁路工程对冻土的认识水平 |
5.2 青藏铁路冻土区路基地温场特征评价 |
5.2.1 多年冻土上限上升和形态趋于稳定 |
5.2.2 路基土体温度降低使多年冻土上限位置趋于稳定 |
5.2.3 特殊地段地温场特征 |
5.3 青藏铁路冻土区路基变形综合评价 |
5.3.1 青藏铁路路基变形标准 |
5.3.2 青藏铁路典型地段路基变形评价 |
5.4 青藏铁路冻土区路基病害讨论 |
5.4.1 青藏铁路冻土区路基病害分类 |
5.4.2 重点病害地段分析 |
5.4.3 青藏铁路冻土区路基病害预警 |
5.4.4 青藏铁路冻土区路基病害整治技术 |
5.5 小结 |
6 结论 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、青藏铁路管道通风路堤下土体的温度变化分析(论文参考文献)
- [1]新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究[D]. 师利君. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]碎石桩群对冻土沼泽公路地基水热状况与变形影响研究[D]. 杨韬. 东北林业大学, 2021(08)
- [3]通风管对高原冻土区输电线塔基温度场和承载力影响规律研究[D]. 刘凤云. 西安建筑科技大学, 2020(07)
- [4]冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究[D]. 王玉琢. 东北林业大学, 2019(01)
- [5]多年冻土区高速公路特殊路基结构变形机理及服役性能研究[D]. 邰博文. 北京交通大学, 2018(12)
- [6]多年冻土区高等级公路特殊路基长期降温效果研究[A]. 张坤,李东庆,陶坤,陈继,童刚强. 冰川冻土第36卷第4期——第10届国际冻土工程会议专刊, 2014
- [7]多年冻土区高等级公路特殊路基长期降温效果研究[J]. 张坤,李东庆,陶坤,陈继,童刚强. 冰川冻土, 2014(04)
- [8]青藏铁路主要冻土路基工程热稳定性及主要冻融灾害[J]. 牛富俊,马巍,吴青柏. 地球科学与环境学报, 2011(02)
- [9]青藏铁路多年冻土区路堤人为上限与融化夹层的数值模拟分析[J]. 王小军,姜珂,魏永梁,米维军,武小鹏. 水文地质工程地质, 2010(05)
- [10]青藏铁路冻土区典型地段路基变形分析[D]. 原思成. 北京交通大学, 2007(05)