本文關鍵詞：凍融循環(huán)作用下路基結構水熱穩(wěn)定性的研究

  更多相關文章： 路基 凍脹融沉 溫度場 水分場 水熱穩(wěn)定性 數值模擬

【摘要】：路基作為一帶狀構筑物,附著于自然地基表面,容易受到外界環(huán)境荷載的影響。影響路基穩(wěn)定性的外界環(huán)境因素主要有凍融循環(huán)、干濕循環(huán)、風蝕循環(huán)等多個方面。凍融循環(huán)對路基的破壞主要表現為路基土體的凍脹和融沉,出現這兩種現象主要原因是外界四季溫度的交替,使得路基內部存在一個溫度梯度,這種溫度分布的不均勻使得路基土體中的水分分布發(fā)生了改變引起的。凍土在我國廣泛分布于北方地區(qū)和個別海拔較高的山脈等地,大約能占到國土面積的一半左右。凍土作為特殊土的一種,溫度是影響它穩(wěn)定性的關鍵性因素。根據《中長期路網規(guī)劃》,徐蘭客專、青太客專、京滬高鐵、京哈高鐵等多條線路經過多年凍土區(qū)域或季節(jié)性凍土區(qū)域,所以說研究凍融循環(huán)作用下的路基內部溫度、水分等因素的分布及變化規(guī)律是解決凍土問題的一個重要方面。凍土地區(qū)路基的破壞主要是由于路基內部溫度和水分發(fā)生改變引起的。本文以大西高鐵臨汾段季節(jié)性凍土路基為研究的對象,運用ANSYS有限元軟件對凍融循環(huán)作用下的路基溫度場、水分場進行數值模擬,探討路基因凍融循環(huán)產生破壞的機理。1.結合大西線路基的特點,根據當地的實際氣溫和地質條件,按照不同情況下的路基邊界條件,分析路基溫度場的分布規(guī)律,得到路基各關鍵點沿豎向和橫向的溫度分布圖,進而得出凍結和融沉的變化規(guī)律。2.水分的變化是路基發(fā)生凍脹和融沉的首要因素,本文根據水分遷移控制方程,考慮在有大氣降雨條件下,對路基進行了水分場的數值模擬,得到了水分分布及遷移規(guī)律,研究因水分遷移產生的路基病害的機理。3.溫度和水分是影響路基變形的兩個重要方面,將第三章和第四章計算所得的雙場數據結果導入到路基變形的模型中,對路基發(fā)生變形的情況進一步進行模擬,分別計算路基內部各節(jié)點的變形量以及最不利位置和最大變形量,了解路基不同位置的變形情況。
【關鍵詞】：路基 凍脹融沉 溫度場 水分場 水熱穩(wěn)定性 數值模擬
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U416.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 該課題研究的目的及意義10-12
• 1.2 國內外研究現狀12-14
• 1.2.1 國外研究現狀12-13
• 1.2.2 國內研究現狀13-14
• 1.3 本文研究內容14-16
• 2 路基凍脹與融沉分析16-21
• 2.1 凍脹原因16-18
• 2.1.1 凍脹機理分析16-17
• 2.1.2 凍脹影響因素17-18
• 2.2 融沉原因18-19
• 2.2.1 融沉機理分析18-19
• 2.2.2 融沉影響因素19
• 2.3 小結19-21
• 3 凍融循環(huán)作用下路基溫度場的研究21-44
• 3.1 路基瞬態(tài)溫度場基本理論21-25
• 3.1.1 路基瞬態(tài)溫度場控制方程21
• 3.1.2 存在水分相變的路基非穩(wěn)態(tài)溫度場的控制方程21-22
• 3.1.3 路基溫度場的影響因素22-25
• 3.2 工程概況25-26
• 3.2.1 地層巖性及地質構造25-26
• 3.2.2 氣候及水文狀況26
• 3.3 計算模型的建立26-29
• 3.3.1 單元和材料參數的確定26-27
• 3.3.2 邊界條件及荷載的確定27-29
• 3.4 凍融作用下路基溫度場的有限元分析29-42
• 3.4.1 有限元及ANSYS軟件簡介29-30
• 3.4.2 溫度場有限元模型30-32
• 3.4.3 凍融作用下路基有限元計算結果分析32-42
• 3.5 本章小結42-44
• 4 凍融循環(huán)作用下路基水分場的研究44-55
• 4.1 路基水分場基本理論44-46
• 4.1.1 非飽和土水分遷移控制方程44
• 4.1.2 水分遷移驅動力44-46
• 4.1.3 邊界條件及參數的確定46
• 4.2 路基水分遷移研究46-50
• 4.2.1 質量守恒定律47
• 4.2.2 土體水分遷移控制方程47-48
• 4.2.3 土體毛細現象A.Hazen經驗公式48
• 4.2.4 毛細水上升高度理論分析48-49
• 4.2.5 土體水分運動參數的確定49-50
• 4.3 凍融作用下路基水分場有限元分析50-54
• 4.3.1 模型的建立50-51
• 4.3.2 計算參數的選取51-52
• 4.3.3 考慮大氣降雨的路基水分場有限元分析52-54
• 4.4 小結54-55
• 5 季凍區(qū)路基變形的研究55-62
• 5.1 水熱變化對路基強度的影響55-56
• 5.1.1 溫度場對路基強度的影響55-56
• 5.1.2 水分場對路基強度的影響56
• 5.2 水分凍結對路基變形的影響56-59
• 5.2.1 凍結期水分遷移機理56-57
• 5.2.2 凍結路基模型的建立57-58
• 5.2.3 凍結模型有限元計算結果的分析58-59
• 5.3 考慮降雨作用下的路基融沉研究59-61
• 5.3.1 有限元模型的建立60
• 5.3.2 有限元計算結果的分析60-61
• 5.4 小結61-62
• 6 結論與展望62-64
• 6.1 結論62
• 6.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-67
• 攻讀學位期間的研究成果67

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 劉戈;章金釗;符進;;利用熱棒技術處治高溫多年凍土路基病害[J];路基工程;2007年03期

2 毛雪松;李寧;王秉綱;胡長順;;考慮相變作用的凍土路基應力與變形分析模型[J];交通運輸工程學報;2007年01期

3 毛雪松;李寧;王秉綱;胡長順;;多年凍土路基水-熱-力耦合理論模型及數值模擬[J];長安大學學報(自然科學版);2006年04期

4 馬巍;余邵水;吳青柏;張魯新;;青藏高原多年凍土區(qū)冷卻路基技術現場實效監(jiān)測研究[J];巖石力學與工程學報;2006年03期

5 徐晗;朱以文;蔡元奇;朱方敏;;降雨入滲條件下非飽和土邊坡穩(wěn)定分析[J];巖土力學;2005年12期

6 何平,程國棟,楊成松,趙淑萍,朱元林;凍土融沉系數的評價方法[J];冰川凍土;2003年06期

7 馮文杰,馬巍,張魯新,周成林,吳志堅;碎塊石護坡在寒區(qū)道路工程中的應用[J];冰川凍土;2003年06期

8 盛煜,劉永智,張建明,武a濟，

本文編號：945675