為了快速準確掌握多年凍土邊坡的凍融反應規(guī)律,基于水熱力耦合理論,依托MATLAB編制了能反應土體多場耦合機制的有限元程序,與經(jīng)典試驗對比吻合較好,驗證了程序的可靠性。據(jù)此開發(fā)了一套可獨立運行、操作簡便的多年凍土邊坡水熱力耦合分析軟件,介紹了軟件的功能和開發(fā)過程。結(jié)合算例分析了凍融作用下凍土邊坡的反應特性,結(jié)果表明:不同時刻邊坡的溫度、水分、應力和位移有明顯差別,在坡面凍融交界面出現(xiàn)剪應力最大值條帶,邊坡水平位移在凍結(jié)完成時,沿坡面大小基本相同,融化期結(jié)束時為上小、下大,融化時邊坡的水平位移、未凍水含量均比凍結(jié)時大,而剪應力最大值卻小;暖季多年凍土穩(wěn)定性較差,開發(fā)的軟件對凍土邊坡工程凍融計算有重要應用價值。 

【文章來源】：中國地質(zhì)災害與防治學報. 2020,31(04)CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

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2.1 文獻程序驗證為了檢驗編制的水熱力耦合程序的正確性,采用PENNER[17]研究凍土冰透鏡體形成過程實驗和MU等[18]對該實驗數(shù)值計算,驗證本文水熱力耦合程序的正確性。土體熱學、力學參數(shù)和邊界條件均與文獻相同,分析模型見圖1,溫度邊界見圖2。利用開發(fā)的程序計算,選取凍結(jié)深度和凍脹量進行對比分析,結(jié)果如圖3和圖4所示。

溫度初始和邊界條件:土體頂部為暖端;底部為冷端,進行由下向上凍結(jié)。邊界條件如圖2所示[17-18]。為了模擬凍結(jié)前試樣的初始狀態(tài),將t=0時刻的上邊界和下邊界溫度作為初始溫度,利用初始溫度條件和土體的熱參數(shù)及其它特性參數(shù)求解Laplace方程,求得計算區(qū)域溫度場的估計值,修正參數(shù),再繼續(xù)計算直至穩(wěn)定溫度場作為初始溫度場。水分邊界條件:土體內(nèi)為飽和土體,凍結(jié)時從底部邊界(從暖端)進行水分補給。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]凍土水熱力耦合作用的數(shù)學模型及數(shù)值模擬[J]. 李洪升,劉增利,梁承姬.  力學學報. 2001(05)

博士論文
[1]多年凍土區(qū)新型框架熱錨管邊坡支護結(jié)構的工作機理及試驗研究[D]. 董旭光.蘭州理工大學 2017
[2]青藏高原多年凍土區(qū)斜坡穩(wěn)定性研究[D]. 靳德武.長安大學 2004



本文編號：3310377