發(fā)布時間：2021-06-22 19:49

　　黑龍江省作為中國重要的商品糧基地之一,且地處季凍區(qū)分布帶。受低溫環(huán)境影響,渠基土溫度場、水分場變化頻繁,輸水渠道凍融變形破壞時長發(fā)生。為更好的揭示凍脹機理及凍融作用對渠道邊坡破壞試驗。本文主要研究了以下內(nèi)容:以灌區(qū)低液限黏土為研究對象,采用了凍融循環(huán)試驗箱、數(shù)據(jù)采集儀器、位移傳感器、熱敏電阻等凍脹監(jiān)測儀器,進行凍結(jié)作用下該黏土水分遷移和凍脹過程試驗,探討不同溫控模式、干密度、含水率對凍結(jié)過程影響;根據(jù)凍土相似試驗理論對模型進行時間、幾何尺寸相似分析,以北引輸水灌渠低液限黏土為邊坡材料,研究鉸接混凝土塊護坡在凍融作用下凍脹及水分遷移規(guī)律,采用鉸接混凝土進行護坡,開展室內(nèi)凍土邊坡模型試驗研究。試驗結(jié)果表明:首先,通過凍脹試驗得出在相同凍結(jié)指數(shù)條件下,不同溫控模式的土樣溫度場凍結(jié)鋒面位置、溫度梯度發(fā)展等差異性顯著;a1（規(guī)范模式控溫）水分遷移量大于a2（凍結(jié)指數(shù)等效模式控溫）,水分遷移量大小與凍結(jié)鋒面發(fā)展快慢有較強響應(yīng)關(guān)系;在相同溫控模式下,土樣干密度、含水率對土層含水量變化趨勢影響較小,其趨勢受溫控影響較大,且土樣極值含水率產(chǎn)生位置受溫控模式影響;在相同土樣干密度和含水率下,a1溫控模式產(chǎn)... 

【文章來源】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國凍土劃分Fig.1-1Permafrostdistributioninchina黑龍江省處在我國東北最北端部，總面積47.3×104km2，受高緯度（北緯約

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文侵食了肥沃的沃土。在廣袤的松嫩和三江流域等分布著大量的引水和排水灌區(qū)。大量的灌溉和排水渠道的護坡還不足 10 %，岸坡大多處于勉強維持運行的狀態(tài)。運輸渠道受常年凍融破壞影響，出現(xiàn)隆起、滑坡、破裂等不同程度的破壞，常見的破壞形式見下圖 1-2 所示。

同初始含水率、干密度的渠基土進行土柱凍脹試驗，進行不同溫控模式的溫度場、溫度梯度對比，進行不同溫控模式、含水率、干密度條件下的凍深、凍脹量、水分遷移量對比分析，通過對兩溫控、四種初始含水率、三種干密度中的 24 組試驗最終凍脹量數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，運用 SAS 軟件進行非線性回歸，建立了凍脹量回歸預(yù)測模型。（3）室內(nèi)凍融邊坡模型對比試驗研究。根據(jù)積分類比法進行相似模型分析，在低溫實驗室，模擬外界氣候條件和工程實際工況，對比土質(zhì)邊坡與鉸接混凝土護坡兩種邊坡形式下的溫度場、凍深變化規(guī)律，比較兩邊坡最大凍深處凍脹和凍融循環(huán)結(jié)束時凍融變形，分析坡腳處、1/3、1/7 三位置的水分場變化，并為模擬兩種邊坡條件下凍融模型參數(shù)。（4）數(shù)值模擬計算。在進行凍融試驗前期，通過熱特性分析儀測定土不同低溫下的導(dǎo)熱系數(shù)、熱容，并查閱相關(guān)未凍水含量等相關(guān)文獻，為試驗?zāi)M提供參考。對實際室內(nèi)凍融試驗的初始條件和邊界條件進行簡化，作為模擬時的初始條件和邊界條件，最后運用Comsol Mutiphysics 有限軟模擬軟件，主要包含參數(shù)輸入、幾何繪圖、物理場選擇、網(wǎng)格劃分、模擬計算幾部分，最終模擬兩渠道邊坡溫度場、水分場變化規(guī)律，并用實驗數(shù)據(jù)進行校核。1.3.2 研究技術(shù)路線技術(shù)路線如下所示：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]飽和粉土凍脹過程試驗研究及數(shù)值模擬[J]. 周家作,韋昌富,李東慶,魏厚振,裴萬勝.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(02)
[2]青藏粉質(zhì)黏土單向凍結(jié)冷生構(gòu)造發(fā)育及凍脹發(fā)展過程試驗研究[J]. 王永濤,王大雁,馬巍,穆彥虎,關(guān)輝,顧同欣.  巖土力學(xué). 2016(05)
[3]青藏粉土單向凍結(jié)凍脹率變化特性研究[J]. 王永濤,王大雁,郭妍,雷樂樂,顧同欣.  冰川凍土. 2016(02)
[4]青藏高原季凍區(qū)砂礫土凍脹特性試驗[J]. 岑國平,龍小勇,洪剛,劉垍熒,王新忠,賈勇.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[5]單向凍結(jié)條件下飽和粉質(zhì)黏土的凍脹試驗研究[J]. 馬宏巖,張鋒,馮德成,唐康為.  建筑材料學(xué)報. 2016(05)
[6]飽和正凍土水分遷移及凍脹模型研究[J]. 曾桂軍,張明義,李振萍,裴萬勝.  巖土力學(xué). 2015(04)
[7]粗顆粒土凍脹特性和防治措施研究現(xiàn)狀[J]. 李安原,牛永紅,牛富俊,劉華.  冰川凍土. 2015(01)
[8]地下?lián)Q熱管凍脹變形實驗研究[J]. 王有鏜,高青,朱曉林,于鳴,趙曉文,郭洪慶.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[9]季凍區(qū)粉質(zhì)黏土凍脹特性分析[J]. 程培峰,尹傳軍.  公路交通科技. 2014(01)
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博士論文
[1]土的凍脹力學(xué)模型及凍脹變形數(shù)值模擬[D]. 耿琳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]吉林省西部地區(qū)鹽漬土水分遷移及凍脹特性研究[D]. 王文華.吉林大學(xué) 2011
[3]凍土凍脹理論模型及凍脹控制研究[D]. 周揚.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[4]季節(jié)凍土水分遷移模型研究[D]. 李楊.吉林大學(xué) 2008
[5]季節(jié)凍土水分遷移的機理及數(shù)值模擬[D]. 原國紅.吉林大學(xué) 2006

碩士論文
[1]粉質(zhì)粘土中粘土礦物對凍脹影響試驗研究[D]. 林超.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[2]溫度對重塑黃土水分遷移的影響規(guī)律研究[D]. 趙志鵬.西安科技大學(xué) 2016
[3]北部引嫩干渠邊坡穩(wěn)定分析與處理措施研究[D]. 劉麗佳.清華大學(xué) 2014
[4]凍土水熱力三場耦合的襯砌渠道凍脹數(shù)值模擬研究[D]. 王文杰.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013
[5]凍土未凍水室內(nèi)綜合試驗研究[D]. 冷毅飛.吉林大學(xué) 2006



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