發(fā)布時(shí)間：2023-08-11 11:42

　　寒區(qū)油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土路基的水-水汽-熱-力(HVTM)耦合數(shù)值模擬研究在我國(guó),大約70%的地表被寒區(qū)多年凍土層和季節(jié)性凍土覆蓋。在多年凍土和季節(jié)性凍土地區(qū),路基必須經(jīng)歷凍融循環(huán),導(dǎo)致路基病害嚴(yán)重,縮短路基和路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。路基多為非飽和土,在非鹽漬土地區(qū),其病害是由水分場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)共同作用的結(jié)果,其中水分場(chǎng)顯現(xiàn)為液態(tài)水、固態(tài)水及汽態(tài)水的分布及變化,溫度場(chǎng)顯現(xiàn)為溫度分布及變化,而應(yīng)力場(chǎng)顯現(xiàn)為應(yīng)力和應(yīng)變的分布及變化。目前,缺乏既考慮凍融,又考慮汽態(tài)水遷移的非飽和土水-水汽-熱-應(yīng)力耦合方程的數(shù)值計(jì)算理論與實(shí)施案例,無(wú)法為刻畫(huà)寒區(qū)路基中存在的水、冰、水汽、溫度、應(yīng)力及應(yīng)變分布提供數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ),導(dǎo)致在分析寒區(qū)路基凍融破壞機(jī)制時(shí)缺乏凍融環(huán)境下的水、冰、水汽、溫度、應(yīng)力及應(yīng)變相互影響的理論及定量分析手段。隨著油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)和國(guó)家能源需求量的增加,油頁(yè)巖廢渣及粉煤灰堆積產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染,且有大量的油頁(yè)巖廢渣及粉煤灰需要處理。為了減少凍融對(duì)凍土路基和季節(jié)性凍土的不利影響,已有研究采用了降低地下水位、使用防凍路基材料、設(shè)置冷阻、隔熱或保溫層等方法,都取得了一定的有益效果。目前,鮮見(jiàn)將油頁(yè)巖...

【文章頁(yè)數(shù)】：181 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 研究意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 寒區(qū)凍融循環(huán)對(duì)土的影響
        1.3.2 寒區(qū)路基凍害防治措施
        1.3.3 巖土多場(chǎng)耦合
        1.3.4 存在問(wèn)題
    1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第2章 寒區(qū)路基水-水汽-熱-力(HVTM)耦合數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 路基土水分場(chǎng)控制方程(非飽和土水-水汽流動(dòng)方程)
        2.2.1 水分場(chǎng)描述基礎(chǔ)
        2.2.2 水分場(chǎng)瞬態(tài)飽和流
        2.2.3 水分場(chǎng)瞬態(tài)非飽和流
        2.2.4 考慮溫度場(chǎng)、凍融作用、應(yīng)力場(chǎng)的滲流微分方程構(gòu)建
    2.3 路基土溫度場(chǎng)控制方程
        2.3.1 溫度場(chǎng)描述基礎(chǔ)
        2.3.2 溫度場(chǎng)方程(導(dǎo)熱微分方程式)
        2.3.3 考慮水分場(chǎng)、凍融作用、應(yīng)力場(chǎng)的導(dǎo)熱微分方程構(gòu)建
    2.4 路基土的應(yīng)力應(yīng)變控制方程
        2.4.1 飽和土總應(yīng)力平衡微分方程
        2.4.2 飽和土及非飽和土的土骨架受力分析
        2.4.3 非飽和土的土骨架受力平衡微分方程
        2.4.4 有效應(yīng)力方程
        2.4.5 土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
        2.4.6 考慮水分場(chǎng)、溫度場(chǎng)、凍融作用的應(yīng)力應(yīng)變微分方程
    2.5 本構(gòu)關(guān)系
        2.5.1 水力特性
        2.5.2 土凍結(jié)特征
        2.5.3 土體的力學(xué)特征
    2.6 定解條件
        2.6.1 初始條件
        2.6.2 邊界條件
    2.7 路基土水-水汽-熱-力耦合數(shù)學(xué)模型
    2.8 本章小結(jié)
第3章 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土(改良土)的傳熱參數(shù)計(jì)算模型
    3.1 引言
    3.2 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土原材料的物理化學(xué)性質(zhì)
        3.2.1 原材料來(lái)源及基本物理性能
        3.2.2 原材料的顆粒分析
        3.2.3 原材料的液塑限指標(biāo)
        3.2.4 原材料的化學(xué)組成
        3.2.5 原材料的微觀結(jié)構(gòu)
    3.3 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土的混合料制備及傳熱參數(shù)測(cè)試方法
        3.3.1 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土的配合比
        3.3.2 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土混合的前處理
        3.3.3 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土的試樣制備
        3.3.4 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土的傳熱參數(shù)測(cè)試
    3.4 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土及粉質(zhì)黏土的傳熱參數(shù)測(cè)試結(jié)果
        3.4.1 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土及粉質(zhì)黏土的導(dǎo)熱系數(shù)
        3.4.2 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土及粉質(zhì)黏土的比熱容
    3.5 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土與粉質(zhì)黏土傳熱參數(shù)的計(jì)算函數(shù)
        3.5.1 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土與粉質(zhì)黏土比熱容的計(jì)算函數(shù)
        3.5.2 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土與粉質(zhì)黏土的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算函數(shù)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土導(dǎo)熱系數(shù)變化機(jī)理分析
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)樣品及方案
    4.3 微觀結(jié)構(gòu)變化分析
        4.3.1 微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試方法
        4.3.2 凍融循環(huán)后改良土微觀結(jié)構(gòu)的變化
    4.4 細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化分析
        4.4.1 細(xì)觀結(jié)構(gòu)測(cè)試方法
        4.4.2 凍融循環(huán)后改良土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化
    4.5 本章小結(jié)
第5章 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土的水-熱-力耦合及水汽遷移試驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 試驗(yàn)設(shè)備
        5.2.1 室內(nèi)非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)裝置
        5.2.2 室外非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)坑
        5.2.3 非飽和土水汽遷移試驗(yàn)裝置
    5.3 試驗(yàn)方案
        5.3.1 室內(nèi)非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)方案
        5.3.2 室外非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)方案
        5.3.3 非飽和土水汽遷移試驗(yàn)方案
    5.4 試驗(yàn)土樣制備
        5.4.1 室內(nèi)非飽和土水-熱-力-耦合試驗(yàn)土樣制備
        5.4.2 室外非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)土樣制備
        5.4.3 非飽和土水汽遷移試驗(yàn)土樣制備
    5.5 試驗(yàn)步驟
        5.5.1 非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)步驟
        5.5.2 非飽和土水汽遷移試驗(yàn)步驟
    5.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        5.6.1 室內(nèi)非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        5.6.2 室外非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        5.6.3 非飽和土水汽遷移試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 寒區(qū)路基水-水汽-熱-力耦合數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證
    6.1 引言
    6.2 COMSOL Multiphysics簡(jiǎn)介
    6.3 COMSOL Multiphysics的 PDE接口及求解
        6.3.1 COMSOL Multiphysics的 PDE接口
        6.3.2 COMSOL Multiphysics的 PDE求解
    6.4 室外非飽和土水-熱-力耦合試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證建模
        6.4.1 前處理
        6.4.2 物理場(chǎng)設(shè)定
        6.4.3 邊界條件
    6.5 室內(nèi)非飽和土水汽遷移試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證建模
        6.5.1 前處理
        6.5.2 物理場(chǎng)設(shè)定
        6.5.3 邊界條件
    6.6 模型的驗(yàn)證
        6.6.1 驗(yàn)證數(shù)據(jù)
        6.6.2 模型求解與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    6.7 本章小結(jié)
第7章 油頁(yè)巖廢渣-粉煤灰土及水-水汽-熱-力耦合模型的應(yīng)用
    7.1 引言
    7.2 模型初始值的獲取
        7.2.1 實(shí)際工程介紹
        7.2.2 傳感器布設(shè)
        7.2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
    7.3 試驗(yàn)路應(yīng)用改良土的環(huán)境影響評(píng)價(jià)
        7.3.1 采取的試驗(yàn)土樣
        7.3.2 測(cè)試項(xiàng)目
        7.3.3 環(huán)境影響評(píng)價(jià)
    7.4 試驗(yàn)路應(yīng)用改良土的水-水汽-熱-力耦合數(shù)值模擬
        7.4.1 幾何模型及材料參數(shù)
        7.4.2 邊界條件
        7.4.3 初始值及求解條件
        7.4.4 結(jié)果分析
    7.5 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 不足及展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及科研成果
致謝



本文編號(hào)：3841261