在全球氣候變暖、青藏高原多年凍土自體穩(wěn)定性退化、交通工程大力興建及區(qū)域地震活躍的背景下,多年凍土動力塑性形變特性,是理解其應(yīng)力響應(yīng)性態(tài)的關(guān)鍵,也是當(dāng)前凍土工程和巖土工程研究方向的所需解決的問題。青藏高原地區(qū)和周邊地區(qū)由于處于高海拔地區(qū),接受太陽輻射能量比其它低海拔地區(qū)多、加之同時受溫室效應(yīng)影響要比高緯度多年凍土退化嚴(yán)重。由于青藏高原及周邊是地震活躍地區(qū),考慮靜力荷載、動力荷載和偶發(fā)地震荷載多年凍土塑性形變特性的變化特征,本文開展了不同溫度、不同含水率和不同圍壓的室內(nèi)三軸試驗研究,同時結(jié)合三軸試驗土體物理力學(xué)參數(shù),建立多年凍土場地模型,研究多年凍土塑性形變特性及其衍生規(guī)律,最后選取青藏高原北麓河地區(qū)典型鐵路路基,基于場地模型計算結(jié)果,揭示了典型鐵路路基地溫退化過程中路基周邊的塑性變形特征。主要取得了如下研究成果:(1)對粉砂土重塑制樣進行三軸試驗,得到了多種溫度、不同含水率和不同圍壓條件下的動彈性模量、內(nèi)摩擦角和粘聚力等物理量隨溫度和含水率的變化規(guī)律,并為場地模型計算提供了參數(shù)依據(jù)。結(jié)果表明:多年凍土抗剪強度隨溫度降低呈線性變化關(guān)系、隨含水量升高呈正弦函數(shù)關(guān)系變化;多年凍土動彈性模量隨溫度降低呈線性變化關(guān)系、高溫不穩(wěn)定凍土(-0.5℃、-1℃和-2℃)隨含水量升高變化呈正弦函數(shù)關(guān)系,低溫穩(wěn)定凍土(-3℃和-5℃)隨含水量升高呈指數(shù)關(guān)系。(2)天然地震荷載作用下理想多年凍土場地,同一含水率條件下隨著地溫降低理想多年凍土場地塑性形變越來越小;12%含水率條件下多年凍土塑性形變在同一溫度條件下大于9%和15%含水率理想多年凍土場地塑性形變,但-5℃時12%含水率理想多年凍土場地塑性形變大于15%和9%含水率理想多年凍土場地塑性形變。(3)動荷載作用下重塑土試樣和天然地震作用下理想多年凍土場地各含水率條件隨溫度降低塑性應(yīng)變服從線性關(guān)系。結(jié)果表明,數(shù)值計算得到的多年凍土塑性形變規(guī)律與室內(nèi)實驗的結(jié)果相一致,室內(nèi)實驗得到的變形較理想場地的為大,說明用數(shù)值模擬的方法對動荷載作用下多年凍土場地塑性形變規(guī)律進行研究是可行的。(4)北麓河地區(qū)典型多年凍土路基,同一含水率條件下多年凍土路基在-1℃塑性形變最大;而-1℃條件下,9%含水率時在路基中心及左、右坡腳處塑性形變均最大,可達1.89cm;-2℃條件下,同一含水率多年凍土路基塑性形變較-1℃為小。結(jié)果表明,在高溫不穩(wěn)定凍土存在條件下,發(fā)生Ⅷ烈度地震時,會對多年凍土鐵路路基造成損害,并對列車安全運行產(chǎn)生威脅。
【學(xué)位單位】：中國地震局蘭州地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P642.14
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排
    1.4 研究技術(shù)路線
第二章 動荷載作用下多年凍土隨溫度和含水率塑性形變規(guī)律..
    2.1 實驗儀器和試驗方案
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 試驗方案
    2.2 土樣制備以及試樣參數(shù)
        2.2.1 土樣制備
        2.2.2 試樣參數(shù)
    2.3 動荷載作用下多年凍土塑性形變規(guī)律研究
        2.3.1 多年凍土剪切強度
        2.3.2 含水率和溫度影響下多年凍土動彈性模量變化規(guī)律
        2.3.3 含水率影響下多年凍土塑性形變規(guī)律
        2.3.4 溫度影響下多年凍土塑性形變規(guī)律
    2.4 小結(jié)
第三章 天然地震作用下理想多年凍土場地塑性形變規(guī)律
    3.1 數(shù)值方法
    3.2 地震波介紹
    3.3 理想多年凍土場地模型建立
        3.3.1 理想多年凍土場地橫斷面設(shè)計
        3.3.2 土層參數(shù)及計算模型數(shù)據(jù)提取
    3.4 理想多年凍土場地塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)分析
        3.4.1 理想多年凍土場地地震荷載響應(yīng)下塑性形變分析
        3.4.2 溫度和含水率對塑性應(yīng)變的影響規(guī)律
        3.4.3 與室內(nèi)形變數(shù)據(jù)的比較分析
    3.5 小結(jié)
第四章 北麓河地區(qū)典型鐵路路基塑性形變特征
    4.1 路基段面選取及建立路基模型的影響因素
    4.2 路基模型及路基土層參數(shù)
        4.2.1 路基模型網(wǎng)格劃分
        4.2.2 模型力學(xué)參數(shù)及地震波輸入
    4.3 北麓河典型多年凍土鐵路路基塑性形變規(guī)律
        4.3.1 9 %含水率多年凍土鐵路路基塑性形變特性
        4.3.2 12 %含水率多年凍土鐵路路基塑性形變特性
        4.3.3 15 %含水率多年凍土鐵路路基塑性形變特性
    4.4 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介

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