寒区路基工程与多年冻土相互作用研究进展

寒区路基工程与多年冻土相互作用研究进展

一、寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展(论文文献综述)

杜洋[1](2020)在《冻融循环作用下冻土-混凝土界面损伤特征试验研究》文中研究表明寒区昼夜小周期及季节大周期交替气温循环诱发冻土-混凝土界面处剪切强度损失、黏结劣化进而引起建筑结构工程灾害。本文为明确冻融循环下冻土-混凝土界面劣化机制进行以下研究:(1)开展不同冻融参数、土体特性(含水率)的界面黏结劣化微观测试指标信息辨识,分析冻融过程中土体与混凝土界面处微观结构劣化特征;(2)开展冻土-混凝土界面剪切试验,探究冻融循环下冻土与混凝土界面剪切强度损失规律;(3)基于宏微观测试结果,明确界面宏观剪切力学特性与冻融诱发界面微观结构劣化的内在关联,揭示冻融循环下冻土-混凝土界面损伤劣化机制,为寒区工程建设的稳定性提供科学依据和理论基础。针对冻融循环下冻土-混凝土界面处微观结构的劣化问题,开展界面微观定性分析发现:随冻融循环次数的增加土体与混凝土间整体性被破坏,界面处土体颗粒团聚体减小,土颗粒间孔隙明显增多,孔径增大,颗粒间联接形式逐渐从面-面型接触劣化为点-面、点-点型接触。进一步进行微观定量分析,可知界面完整度随冻融循环次数的增加而降低。初始状态下界面处孔隙孔径分布呈微(小)孔隙分布较多、中孔隙分布较少、基本没有大孔隙的特征,随冻融循环次数增加界面处微小孔隙比重逐渐减少,小孔隙、中孔隙逐渐增加,其中含水率较高的工况界面处出现大孔隙。界面分形维数随着冻融循环次数的增加呈先减小后增加的规律。针对冻融循环下冻土-混凝土界面强度损失问题,开展不同冻融参数条件下、土体特性(含水率)的冻土-混凝土界面劣化规律测试试验,探究冻融循环下冻土与混凝土界面剪切强度损失规律,研究发现随冻融循环次数的增加界面强度逐渐减小,且界面强度损失主要发生在0-3次冻融循环;界面强度指标中,黏聚力随冻融循环次数的增加变化较为明显,下降规律与界面剪切强度规律大致相同。而界面内摩擦角在整个冻融循环过程中较为稳定,在一定范围内波动。针对冻融循环下冻土-混凝土相互作用劣化机制,基于灰色关联法评价冻融循环过程中冻土-混凝土界面剪切强度指标(黏聚力、内摩擦角)与其微观结构参数(界面完整度、分形维数、平均孔径)间的灰色关联度。发现冻融作用后黏聚力与界面完整度成正相关,即冻融后界面完整度越高,其黏聚力就越大,且此影响程度显着。此外发现界面平均孔径、分形维数等因素与界面黏聚力也具有一定的相关度,但关联度程度较小。内摩擦角在反复冻融过程中与各微观结构参数关联度较小,内摩擦角在一定范围内波动。通过界面剪切强度指标与各微观结构参数的灰色关联度结合摩尔-库伦强度准则进一步阐释了冻融循环作用下冻土-混凝土界面损伤劣化机制,可知冻融循环下土体与混凝土间界面完整度降低导致界面黏聚力下降是造成界面强度损伤劣化的主要原因。

张传峰[2](2020)在《复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究》文中认为我国青藏高原多年冻土研究早在青藏铁路及公路建设过程中就逐步展开,经过近几十年的发展,对于多年冻土区铁路路基及低等级公路路基的变形问题已经有较为成熟的理论及防治措施。但随着西部大开发不断深入,经济建设需求不断增加,在多年冻土区修建高速公路必将成为常态化。多年冻土造成路基冻胀融沉及变形的不稳定性与高速公路建设高标准之间的矛盾异常突出,尤其是复杂水热环境下冻土沼泽区路基变形的防治问题已经成为新的难题。而公路路基和铁路路基存在一定的差异,所以不能照搬青藏铁路关于路基变形及防治的一些研究成果,需要研究出适用于高速公路多年冻土区的理论和防治措施。本文针对共玉高速公路冻土沼泽区复杂水热环境导致的路基变形问题,以“共玉高速公路冻土沼泽地段路基关键技术研究”项目为依托,以共玉高速冻土沼泽区路基为研究对象,采用现场调查、室内试验、变形监测和数值模拟等手段,进行了以下几个方面的研究:1、冻土沼泽区复杂水热环境成因研究。多年冻土区冻土沼泽形成时存在一种天然的水热平衡,这种水热平衡对保护多年冻土是有利的。然而高速公路的修建势必会破坏原来的水热平衡体系,进而形成新的更为复杂的水热环境。本文通过对共玉高速沿线冻土沼泽区的分布及其工程地质分区特征分析,同时结合气候、太阳辐射、地形地貌、地层岩性、水文地质等影响水热环境的因素,进而更加深入地从复杂水文地质环境、复杂融区水热环境、复杂工程建设环境等方面分析了复杂水热环境的成因。进而得出复杂水热环境成因主要是由于水、热、工程建设等综合因素所致,这种复杂的水热环境导致路基变形特征的独特性。2、冻土沼泽区路基变形特征研究。复杂的水热环境加剧了路基的冻胀融沉,对路基的稳定性具有很大的影响。为了准确研究水热环境对路基变形特征的影响,通过对既有G214及共玉高速路基病害调查,并结合各病害分布特征,深入分析复杂水热环境下共玉高速路基变形的影响因素、过程及类型特征。得出路基变形特征主要表现为路基沉陷、不均匀沉降、边坡失稳等,为了规避这种变形(病害)就需要对内在变形机理进行深入研究。3、冻土沼泽区路基变形机理研究。地基土和路基填料组成了新的路基结构,这种结构在构建新的水热平衡时就会产生强烈的冻融现象,而这种冻融现象又会产生大量的路基病害。根据在复杂水热环境下路基填料的颗粒分析试验、易溶盐试验、击实试验、毛细管水上升高度试验、渗透试验、冻胀特性试验、冻融循环试验;以及地基土的冻胀试验、颗粒分析试验、液塑限试验、融沉特性试验的基础上,从路基填料和地基土这两个微观方面深入分析了路基的冻融特性。同时,为了准确研究水热环境改变对路基地温场变化以及路基变形的影响,通过路基地温场及位移监测,采集公路建设各阶段路基地温场及变形监测值,深入分析复杂水热环境下监测断面的路基地温场和沉降变形的相关性。结合以上两个方面的研究,并从力学角度深入分析了产生路基变形的水分迁移、温度场效应及冻融循环理论,进而总结出复杂水热环境下冻土沼泽区路基变形机理。为科学有效的采用变形防治措施提供了理论依据,对冻土沼泽区公路建设具有指导意义。4、冻土沼泽区路基变形防治措施研究。原G214线在建设和运营过程中,出现一系列的路基病害,针对不同的路基病害也采用了很多防治措施,这些措施最核心的目的就是解决水热平衡问题,人为快速地使路基和天然土体以及周边环境进行融合,构建新的平衡,进而减小水热交换对路基的破坏。目前常用单一的或简单的复合路基防治措施只能片面地解决复杂水热环境的某个方面,不能完全适应复杂水热环境的要求,故而需要研究出适应复杂水热环境的一套综合整治措施。本文结合复杂水热环境的成因、路基变形特征、路基变形机理等研究成果,提出7种防治措施,并详细分析这7种防治措施的特点以及可以解决的问题。再通过数值模拟对比分析这7种防治措施的效果,进而研究出一套适用于共玉高速冻土沼泽区的路基变形的防治措施。新提出的热棒+保温板+遮阳板+片石路基+砂垫层综合防治方案,更好地适应了共玉高速冻土沼泽区建设环境,既解决了路基热量问题又解决了路基排水问题,对于复杂水热环境下路基变形控制具有显着效应,能明显提升冻土沼泽区多年冻土上限,降低路基累积沉降量,解决了冻土沼泽区复杂水热环境问题。本措施成功应用于共玉高速路基变形防治工程,具有重要的现实意义。通过以上4个方面的研究,掌握了共玉高速冻土沼泽区复杂水热环境的成因,研究了复杂水热环境下路基的变形特征及变形机理,提出了新的综合防治措施。本研究成果对多年冻土沼泽区高速公路的建设和安全运营有较大的指导和借鉴意义,社会和经济效益显着。

杨国涛[3](2020)在《高寒地区高速铁路路基基床表层冻胀机理与轨道平顺性控制研究》文中研究说明高寒地区高速铁路对线路的平顺性有极高的要求,我国东北季节性冻土区特殊的气候特征导致了冻胀作用下高速铁路平顺性问题尤为突出。因此,开展高寒地区高速铁路路基冻胀机理与线路平顺性控制技术研究至关重要。相关研究能够为我国季节性冻土区高速铁路的修建及运营提供支撑,保证高速列车的运行安全,希望为季节性冻土理论的发展有所贡献。本论文以哈大、哈齐等高速铁路工程为背景,以微观和宏观不同角度,从研究填料的冻胀特性、冻胀机理出发,以现场调查、模型试验、现场测试、数值分析以及理论推导为手段,探明了粗粒土填料的冻胀特性。在此基础上,以寒区铁路路基-轨道结构体系为研究对象,揭示了冻胀对线路的影响,建立了路基冻胀的控制标准,提出了高速铁路路基粗粒土填料冻胀改性方法,并对哈齐客运专线防冻胀水泥稳定碎石基床应用效果进行了评估。本文主要研究工作和创新成果如下:(1)揭示了高寒地区高速铁路路基填料冻胀机理。由于目前尚未系统的对粗粒土填料内在的冻胀机理进行研究,因此本文基于X-CT扫描及图像重构技术,对微冻胀填料结构状态与水分分布特征进行了分析,通过开展试验模型,研究了粗粒土冻胀的水热特征,并分析得到相应规律。细颗粒含量对冻胀量的贡献作用要大于含水量对冻胀的作用,且含水量的增加对冻胀的贡献依靠细颗粒的含量。(2)提出了高速铁路路基冻胀变形传递规律。基于路基冻胀-CRTSⅢ型板式无砟轨道结构-轨道几何不平顺传递耦合分析模型,对冻胀时空分布曲线进行了预测,揭示了冻胀对无砟轨道各层平顺性及轨面不平顺的影响规律,评估了路基冻胀对行车安全、舒适性和线路运营可靠性的影响规律。并得出冻胀的波幅比(波长/幅值)增大时,轨道结构与路基变形趋于一致;波长一定时,冻胀对轨道板及底座板受力影响程度基本呈线性增长趋势。(3)建立了基于静、动态分析的路基冻胀控制标准。由于轨道的静、动态不平顺受不均匀路基冻胀局部变形影响显着,因此基于冻胀对结构及行车的影响,将冻胀程度通过两条临界曲线划分呈3个区域,冻胀程度位于区域I时,可通过《高速铁路轨道几何状态验收管理标准》中的幅值允许偏差对轨道不平顺进行控制,冻胀程度达到区域Ⅱ时需着重检查冻胀位置处板下离缝并做小范围修补,区域Ⅲ内冻胀需立即采取措施保证线路安全。(4)提出了高速铁路基粗粒土填料冻胀改性方法。由于仅依靠扣件自身的调整量可能无法满足冻胀的控制要求,因此在应对冻胀变形问题时,需要研究路基基床自身防冻胀特性。本文研究了颗粒级配、水泥掺量对级配碎石冻胀性能、无侧限抗压强度和渗透系数的影响规律,得出当水泥掺量为3%时,试样的冻胀率显着下降,相较未改性填料,改性粗粒土填料冻胀率降低为原来的五分之一。当水泥掺量达到5%时能明显提高材料的抗冻胀性能。并提出级配建议:无渗水性基床要求填料选用3%细粒土含量、3%水泥掺量的级配碎石;有渗水性要求的,宜去除0.5mm以下颗粒、选用3%~5%水泥掺量的级配碎石。(5)评估了防冻胀水泥稳定碎石基床的服役特性。由于改性后的水泥稳定级配碎石基床在实际工程的防冻胀效果还有待进一步评估,因此本文基于静态路基变形冻胀监测和动检车动态检测相结合的方式,对防冻胀水泥稳定碎石基床防冻胀特性进行评估,并对特殊冻胀地段应急处理措施进行了说明。评估结果表明,采用防冻胀水泥稳定碎石基床能够有效抑制冻胀,能够满足不均匀冻胀控制标准要求。

刘晓强[4](2020)在《重载铁路细粒土填料冻胀变形及力学性质研究》文中指出我国在20世纪投入运营的重载铁路因地制宜地使用细粒土作为路基基床填料,但冻融过程使寒区细粒土填料路基发生多种工程冻害,影响到繁忙货运线路的运输效率及安全。对重载铁路细粒土填料冻胀变形及力学性质的研究,对于指导既有线线路运营维护具有十分重要的意义。本文通过现场调研讨论神朔铁路严重冻害段的冻害类型及其病因;通过现场监测研究路基寒季地温及冻胀变形规律;通过室内试验研究了细粒土的冻胀特性、力学特性和缓解冻胀措施。本文主要工作及结论以下几个方面:(1)现场调研显示寒区气温和浅潜水是造成冻胀敏感细粒土路基出现严重冻害的主因。冻结作用主要造成路基较大冻胀。春融后填料力学性质衰减,在列车荷载的作用下路基产生外挤下沉病害。现场地温监测表明路基受浅潜水的影响,地层冻深减小,地层的冻结起始时间和融化终止时间延后。水准测量表明路基南北两侧路肩的冻胀不低于8cm且呈现差异化变形特点。Stefan方程也可根据地表冻结指数预测浅潜水地段路基的最大冻结深度。(2)开展了不同阶跃型降温路径、饱和含水率和荷载类型的一维冻胀正交试验,分析了考虑重载列车荷载作用和补水条件的试验过程中冻结深度、冻胀量和冻胀率的变化规律,讨论了试验结束时试验因素对试样冻深和冻胀率的影响程度。阶跃型降温路径对试样冻深的影响最大,而对冻胀率影响最大的因素因荷载类型和补水条件而有所差异。循环荷载均值和频率对冻胀率的影响很小,表明车辆轴重的增加和运行速度的提高对填料冻胀特性的影响较小。(3)设置室温养护组为对照组,对比分析了冻融循环组试样在不同围压、冻融次数、冷却温度和含水率时的力学性质,讨论了剪切强度、内摩擦角和粘聚力受试验条件的影响,并验证了邓肯-张模型处理应力-应变曲线的适用性。室温养护组试样的粘聚力高于冻融循环组试样的粘聚力。含水率14.5%时,室温养护组的内摩擦角小于冻融循环组;含水率17.6%时,反之。初始含水率不同时,对土样力学性质最不利的冷却温度不同。对于含水率17.6%试样,冻融循环组的邓肯-张模型参数K和n均小于室温养护组,而破坏比Rf大于室温养护组。(4)验证了橡胶颗粒-沥青-聚丙烯纤维混合料圆柱体填充释压孔的方法显着减小冻胀的效果。应变小于5%时,融土的弹性模量显着大于混合料的弹性模量。有混合料填充土体沿高度方向的含水率低于无混合料填充土体的含水率。混合料有较小的弹性模量,且具有一定的隔水作用,是其缓解土体冻胀的主要机理。

李清林[5](2020)在《寒区油页岩废渣—粉煤灰土路基的水—水汽—热—力(HVTM)耦合数值模拟研究》文中进行了进一步梳理寒区油页岩废渣-粉煤灰土路基的水-水汽-热-力(HVTM)耦合数值模拟研究在我国,大约70%的地表被寒区多年冻土层和季节性冻土覆盖。在多年冻土和季节性冻土地区,路基必须经历冻融循环,导致路基病害严重,缩短路基和路面结构的使用寿命。路基多为非饱和土,在非盐渍土地区,其病害是由水分场、温度场、应力场共同作用的结果,其中水分场显现为液态水、固态水及汽态水的分布及变化,温度场显现为温度分布及变化,而应力场显现为应力和应变的分布及变化。目前,缺乏既考虑冻融,又考虑汽态水迁移的非饱和土水-水汽-热-应力耦合方程的数值计算理论与实施案例,无法为刻画寒区路基中存在的水、冰、水汽、温度、应力及应变分布提供数值计算基础,导致在分析寒区路基冻融破坏机制时缺乏冻融环境下的水、冰、水汽、温度、应力及应变相互影响的理论及定量分析手段。随着油页岩开发和国家能源需求量的增加,油页岩废渣及粉煤灰堆积产生了严重的环境污染,且有大量的油页岩废渣及粉煤灰需要处理。为了减少冻融对冻土路基和季节性冻土的不利影响,已有研究采用了降低地下水位、使用防冻路基材料、设置冷阻、隔热或保温层等方法,都取得了一定的有益效果。目前,鲜见将油页岩废渣及粉煤灰联合用作路基隔热材料的相关报道,仅有的研究仅限于它们各自或联合的静动力特征及渗透性等功能的评价,缺乏将它们视为路基隔热材料的研究。本文依托国家自然科学基金项目“季节冻土区道路设置冷阻层治理路基冻害机理研究(51578263)”和国家重点研发计划项目“道路基础设施智能感知理论与方法(2018YFB1600200)”,进行两项工作:第一,理论分析了寒区路基冻融破坏机制,构建了寒区路基水-水汽-热-力(HVTM)耦合数学模型,并设计了试验验证,且提供了寒区路基HVTM耦合模型在寒区路基的应用案例,研究成果对于预测寒区路基中的液态水、汽态水、冰、温度、应力、应变的分布变化,定量分析寒区路基冻融破坏机制都具有重要意义。第二,基于课题组前期对油页岩废渣及粉煤灰改良粉质黏土的力学研究基础,选用吉林省汪清县油页岩废渣及长春第二发电厂粉煤灰,改良吉林省内分布广泛的粉质黏土,通过试验和HVTM耦合数值模拟探究了油页岩废渣-粉煤灰土(改良土)作为寒区路基隔热材料的有益效果,研究成果对于寒区路基全寿命周期服役性能的提高及固体废物的再利用具有重要意义。基于以上研究目的,本文的研究内容如下:(1)在理论分析寒区路基冻融破坏的多场耦合机制的基础上,基于物质连续性方程、能量守恒方程、平衡微分方程、本构方程、边界条件,构建能够刻画寒区路基中存在的液态水迁移、汽态水迁移、冰含量分布、热量分布、应力和应变状态的寒区路基HVTM耦合数学模型。(2)实施不同密度、含水率、冻融循环次数下的改良土及粉质黏土的导热系数和比热容测试,分析传热参数,并建立新式导热系数及比热容随温度或冻融次数变化的导热系数和比热容计算方程,提高HVTM模型传热参数精确度,且基于改良土的微、细观试验研究,分析冻融环境下改良土的导热系数变化的主控因素。(3)使用课题组设计的土柱水-热-力耦合试验系统,实施冻结过程中非饱和粉质黏土及改良土的水-热-力耦合的土柱试验,以液态水含量、温度及应力三个指标分析改良土的保温能力;使用室外场地挖坑填土方法,进行冻融条件下的非饱和粉质黏土的水-热-力耦合试验,使用课题组设计的水汽迁移试验盒和低温恒温槽,实施非饱和粉质黏土的水汽迁移试验,综合上述非饱和粉质黏土的水-热-力耦合试验与水汽迁移试验,为寒区路基HVTM耦合数学模型的验证提供数据支持。(4)基于寒区路基HVTM耦合数学模型和COMSOL Multiphysics的数学模块,进行COMSOL Multiphysics的二次开发,实现寒区路基HVTM耦合数学模型的数值计算,结合非饱和土水-热-力耦合试验及水汽迁移试验数据,执行寒区路基HVTM耦合数学模型的验证,验证模型计算结果的可靠性。(5)基于高速路的试验路段结构,将改良土作为试验路保温层,利用环境评价方法,评价其对试验路环境背景的影响,并将本文的HVTM耦合数学模型应用于该试验剖面(加入改良土作为保温层)和对比剖面(未加改良土作为保温层),提供寒区路基HVTM耦合数学模型在实际路段应用的案例,总结试验剖面和对比剖面的模拟结果,以水、水汽、冰、热、应力、位移分布变化为指标,分析改良土的有益效果。

张丙武[6](2020)在《多年冻土区拓宽路基热融稳定性离心模型试验研究》文中提出随着西部地区的开发与出入青藏车辆的不断增加,青藏高原上多条公路已明显运力不足、不堪重负,伴随“一带一路”政策的实施,西部公路交通基础设施建设势在必行,利用既有二级公路升级改造也是一个重要的建设比选方案。而青藏高原公路路基多为高含冰量冻土,土体冻融敏感性显着,受光照强度、温度周期波动、路基聚热效应等诸多因素影响,土体内温度多变,裂隙较为发育,使得该地区路基热融稳定性问题极其复杂,在冻土路基上进行拓宽,会进一步影响路基的热融稳定性,纵向裂缝发展形态也会发生极大地改变。因此,进行多年冻土区拓宽路基热融稳定性研究、揭示其产生机理和演化过程很有必要,研究成果对多年冻土区拓宽路基热融稳定和路基灾害防治具有重要的工程意义。本文以青藏高原多年冻土区拓宽路基工程为研究背景,通过室内离心模型试验,分析冻土路基的温度演变规律和差异融沉机理;利用光纤光栅测试手段对不同工况下路基及路基下冻土活动区温度变化过程和纵向裂缝发展形态进行研究,为指导工程实践提供依据。主要研究成果如下:(1)自行设计并制作了冻土拓宽路基空间温度场和纵向裂缝发展域测试的离心模型试验系统,开展了温度周期变化和阴阳坡效应下不同填料、不同形式路基空间温度场及变形场测试。(2)通过分析冻土拓宽路基离心模型试验测试结果,揭示了不同形式冻土拓宽路基空间温度场分布规律,研究了冻土拓宽路基水分迁移规律,阴阳坡效应下的温度差异,路基土和冻土活动区温度的演变过程。(3)基于光纤光栅测试技术,系统的分析了阴阳坡效应下路基的差异融沉现象,揭示了不同填料、不同形式下路基土及冻土活动区新老路基的差异沉降发展规律。(4)结合冻土路基温度和沉降发展规律,对试验中出现的纵向裂缝进行分析,揭示纵向裂缝发展特点。对比分析显示,纵向裂缝的出现与路基内温度的变化幅度、热量的传输途径、融化盘的发展趋势密切相关。

宋宏芳[7](2020)在《深季节冻土区高速铁路路基防冻胀基床结构研究》文中进行了进一步梳理我国深季节冻土区交通基础设施发展迅猛,而季节性的冻胀是制约线路工程建设的主要技术障碍,经济合理的防冻胀基床结构研究对于高速铁路在深季节冻土区可持续发展、保证高速列车安全运营,具有重要意义。以中国铁路总公司科技研究开发计划(2014G003-F)、国家自然科学基金项目(51178281、51208320)为依托,采用现场监测、室内试验、数值仿真等研究手段,结合理论分析方法,总结了深季节冻土区路基冻胀变形的演化规律和有效的冻胀防控措施;展开了保温强化层材料和基床表层抗冻胀填料工程性能的室内试验;利用有限元验证了不同结构形式的保温效果;计算了防冻胀路基结构的层间力学特性,在此基础上,讨论了路基服役寿命和结构层厚度的计算方法,提出了优化的防冻胀路基结构形式。研究成果可为深季节冻土区高速铁路防冻胀基床结构的选型提供技术参考。主要取得了以下成果:(1)基于哈齐高铁建设周期内路基断面的地温和变形监测数据分析,将哈齐高铁路基冻胀变形的演变过程划分为五个阶段:初始冻胀阶段、快速冻胀阶段、冻胀稳定阶段、最大冻胀阶段、融沉回落阶段。(2)基于掺加纤维的泡沫混凝土材料的物理特性、力学参数和工程性能等室内试验的测试数据,得到玄武岩纤维泡沫混凝土既能满足高铁路基结构层的强度要求,又具有更为优良的保温性能,是深季节冻土区高速铁路路基保温强化层的优选材料。(3)基于级配碎石掺水泥填料的强度、冻胀变形和抗冻融耐久性的室内试验数据,分析表明:将去除粒径0.25 mm以下颗粒并掺加3%~5%水泥的开级配水泥稳定碎石作为深季节性冻土区高铁路基基床表层的抗冻胀填料,能够形成兼顾强度和抗冻胀性的基床表层。(4)基于哈齐高铁路基断面参数和现场监测数据,建立了路基结构轨下基础的热力耦合仿真分析模型,在验证模型可靠的基础上计算防冻胀基床的保温效果,得到纤维泡沫混凝土保温强化层的铺设可将路基的冻结深度减小39%~50%;基床表层水泥稳定碎石的填筑将路基的冻胀变形减小16%~42%。因此,纤维泡沫混凝土保温强化层+水泥稳定碎石基床表层具有良好的防冻胀特性。(5)建立了列车荷载作用下路基结构的热力耦合模型,在计算结构层间受力的基础上讨论填料的适用性和服役性。控制路基变形和层间受力相协调,确定了基床表层、基床底层、基床以下路堤的刚度分别为220 MPa/m、160 MPa/m、120 MPa/m;水泥稳定碎石基床表层作为决定路基服役寿命的关键,厚度取为60 cm,配合10cm厚的保温强化层,可确保冻结深度的2/3发生在基床表层范围内,满足路基主体工程设计使用年限的要求。图82幅,表64个,参考文献198篇。

王玉琢[8](2019)在《冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究》文中进行了进一步梳理由于我国季节性冻土地区超过了国土面积的半数以上,季节性冻土地区的土质路基受土体内水分作用所产生的冻胀和融沉等特性对路基的稳定性影响很大。而随着全球性的气候变化影响,多年冻土地区面积逐年递减,而季节性冻土地区的面积不断扩大,并向高纬度地区推移。冻融和地基多年冻土融化将严重影响季节性冻土地区路基强度、稳定性和耐久性。针对季节性冻土地区的路基土体含水率过大的问题,东北林业大学寒区科学与工程研究院(institute of cold regions science and engineering northeast forestry university)研制开发了渗排水土工格栅(Seepage Drainage Geogrid,简称SDG),此项技术基于保温路基和通风路基结构以及塑料排水板和土工格栅等材料与土体复合工作原理和设计思路。并在此基础上与土质路基土体结合组成渗排水土工格栅路基,能够对季节性冻土地区路基土体的水热稳定性起到积极作用。从而起到减少路基土体含水率和提高路基稳定性的作用。本文首先进行渗排水格栅路基土体的小型试件的室内实验研究,在得出冻融条件下,小型试件的调节路基土体温度和含水率变化规律基础上,进行渗排水格栅路基土体足尺模型的冻融循环实验,根据以往实验得出的渗排水格栅路基的调节温度和含水率变化规律,进行了其他研究内容的室内实验:1、在冻融作用下,构建合理的渗排水格栅路基结构形式;2、对渗排水格栅路基的土体材料进行优化选择;3、格栅构形和尺度效应对传热场协同影响;4、建立考虑界面约束的土体水热耦合数学模型。研究结果表明:1、敷设渗排水土工格栅后,能显着的改变其周围土体对外界的温度变化的响应速度;当外界降至负温时,能阻止下部土体水分迁移产生单向积聚,进而减缓阻止冰透镜体的形成;外界升至正温时,能显着降低周围土体含水率;改善渗排水土工格栅管的构型、增加敷设层数、增大格栅管壁孔隙孔径和减小孔隙间距等都是提高渗排水土工格栅的作用和功效的有效途径。2、毛细水迁移冻胀机理和土薄膜水迁移理论能够很好的解释渗排水土工格栅的排水机理。其调温和调节含水率的机理是以土颗粒、水分、冰和空气为主导的能量传递媒介,在外界大气温度变化的条件下,进行物质间能量传递和交换,从而引起的土体内部温度变化和水分变化,进而使土体内的温度场和水分场重新分布,这种重新分布使路基土体能减少由水导致的冻害;3、当外界风速大于0.1m/s时,增大格栅管体与土体接触面积,使格栅管表面积与其贯穿土体横断面积比值大于0.33时,渗排水土工格栅就能起到明显的调温和排水作用;4、通过COMSOL Multiphysics有限元软件模拟模型实验过程,得到敷设渗排水格栅土体在冻融条件下的整体的温度和水分变化规律和分布情况与实验所得结论相同。优化模型试件土体材料后,使用导热系数大或者孔隙率大填料,在同等条件下,能提高渗排水格栅的降温和排水性能。

王腾飞[9](2018)在《寒区桩基的冻拔稳定性及承载力研究》文中进行了进一步梳理桩基础是适用于具有特殊要求的建筑物的基础形式,在冻土区等土质特殊地区应用广泛。冻工作为一种不稳定土,易为基础工程带来一系列的工程病害,对桩基础及上部结构的长期服役性能提出了新的挑战。寒区桩基础的冻拔稳定性及承载力的研究不仅对基础结构的设计、施工和维护工作有一定的指导意义,也可为寒区其他工程实践中的受力与相互作用问题提供参考与借鉴。本文以室内试验、理论计算和数值模拟为研究手段,探究了冻结条件下螺旋桩与钻孔灌注桩的冻拔稳定性;基于混凝土-冻土接触面直剪试验及前人工作,总结了桩-土界面的剪切性质,并从接触面直剪试验及桩基加载试验两个角度出发总结寒区桩基础的承载力计算方法。本文所做的主要工作及相应成果如下:(1)针对季节性冻土区螺旋桩基的冻拔工况设计室内模型试验,在一维单向冻结条件下,比较不同螺旋桩型的冻拔规律,分析温度场与土压力分布。归纳了在自由约束条件下,螺旋桩因冻拔产生的竖向位移,五种桩型的抗冻拔能力排序如下:半螺旋宽叶片桩>半螺旋窄叶片桩>双螺旋桩>直线型桩>全螺旋桩。在完全约束竖向位移条件下,测量螺旋桩受冻拔产生的轴向上拔力。升温过程中,观测冻拔位移与上拔力在融沉土影响下的消散过程,其中半螺旋窄叶片桩的恢复程度最大;改进了传统的螺旋桩上拔承载力计算方法,提出了预估螺旋桩基上拔力的计算公式并与模型试验结果作对比,初步验证了其有效性。(2)基于室内螺旋桩模型试验,建立三维数值模型,模拟在相同条件下的螺旋桩冻拔响应,并验证了该模型的有效性;进而对螺旋桩的几何尺寸展开优化设计,得到了理论有效的抑制冻拔病害桩型。(3)以多年冻土区的钻孔灌注桩为工程背景,建立二维轴对称条件下的桩-土相互作用模型。以冻土的水热力顺序耦合理论为框架,构建了用于描述非饱和土冻胀规律的三阶段体变模型和冻土-桩接触面的应变软化模型,模拟并预测了典型气候条件下单桩10年内的冻拔发展。分析了不同季节桩基的受力机理,讨论了多种抑制冻拔、冻胀影响的防护措施。(4)开展正交试验设计,在冻土-混凝土接触面的直剪试验中考虑温度、法向应力、含水率和剪切速率4种影响因素,每种因素包含3个水平;采用直观分析法定性地分析不同因素对接触面力学性质的影响。每组试验结束后复位剪切盒,进行冻结强度恢复试验。结果显示在有利条件下,恢复的冻结强度能超过第一次直剪试验中的残余冻结强度。(5)系统总结了目前桩-冻土接触面直剪试验及冻土桩基加载试验的研究进展,试验同工程设计方法相联系,阐述了基于冻结强度和沉降速率等两个指标计算寒区桩基承载力的理论方法。

陶祥令[10](2017)在《多年冻土区路基纵向裂缝形成机理及演化规律研究》文中研究说明纵向裂缝作为多年冻土区路基工程常见病害,分布广、规模大、危害严重。由于多年冻土路基穿越地区多为高温高含冰量冻土区,土体冻融敏感性显着,受季节周期波动、阴阳坡效应、降雨、载荷等诸多因素影响,冻土内生裂隙较为发育,使得多年冻土区路基纵向裂缝问题极其复杂。因此,开展多年冻土路基工程纵向裂缝发生发展规律研究、揭示其发生机理及演化过程非常必要,研究成果对青藏高原多年冻土路基长期稳定及防灾减灾具有重要的工程应用价值。本文以青藏高原多年冻土区路基纵向裂缝问题为研究背景,通过室内冻融循环试验与CT扫描技术,构建冻融过程中粉土冷生裂隙形成机理概念与演化模型来分析纵向裂缝成因机制;配套自行研制的柔性传感器模型试验系统对不同环境因素下路基潜在裂缝发展域动态演化规律进行研究,并结合数值模拟方法进一步分析影响纵向裂缝扩展的关键因素,为指导工程实践提供依据。主要研究成果及进展如下:(1)基于数字图像处理技术、CT扫描技术,对青藏高原粉土冻融作用下冷生构造发育机理进行了研究,系统分析了冻融过程中冷生构造发育形态、水分迁移机制、分凝冰生长等演化过程,揭示了青藏高原粉土冻融过程中冷生裂隙形成机理,并建立了冻融过程冷生裂隙形成机理概念模型。(2)自行研制了一种适用于冻土路基一维拉伸变形的柔性薄膜传感器,自行设计制作了冻土路基空间温度场和裂缝发展域测试的物理模拟试验系统,开展了季节周期波动、阴阳坡效应、降雨及坡脚积水因素下,普通路基、通风管路基和碎石路基空间温度场测试和路基横向一维拉伸变形区域测试。(3)通过分析冻土路基环境模拟试验测试结果,揭示了不同形式冻土路基空间温度场分布规律及裂缝潜在发展区域分布,研究了季节大气周期变化、阴阳坡效应、降雨(水)环境、坡脚积水等与路基潜在裂缝发展域的相关关系,以及路基裂缝区域扩展形态。(4)建立多年冻土区路基阴阳坡空间温度场计算模型,通过分析阴阳坡温度的变化,揭示了路基阴阳坡空间温度场演化规律,研究了季节周期内冻土路基冻土上限和融化深度的关系,对比分析显示,数值计算结果与室内模型试验阴阳坡温度场分布规律一致。(5)基于路基工程中裂缝扩展有限元研究方法,建立了多年冻土区路基裂缝扩展过程规律的计算模型,计算了冻土路基裂缝扩展深度与阴阳坡效应、填土性质、填土高度及路面荷载的关系。研究结果表明:阴阳坡效应、路基高度、填土融沉系数及路面荷载对裂缝扩展均有重要影响,其中填土弹性模量与裂缝扩展深度呈指数衰减,填土高度与裂缝扩展深度呈对数增长,路面荷载引起的沉降量可作裂缝扩展深度的预判参数。

二、寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展(论文提纲范文)

(1)冻融循环作用下冻土-混凝土界面损伤特征试验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 关于冻土微观结构研究现状
        1.2.2 关于冻土-混凝土界面力学特性的研究现状
        1.2.3 存在的主要问题
    1.3 研究内容
    1.4 拟解决科学问题及技术路线
        1.4.1 拟解决的关键问题
        1.4.2 技术路线
2 试验方案
    2.1 试验材料及仪器
        2.1.1 试验材料的基本特性
        2.1.2 试验设备
    2.2 试样制备
    2.3 试验设计
        2.3.1 冻融循环试验
        2.3.2 不同冻融条件下的电镜扫描试验
        2.3.3 不同冻融条件下的界面剪切试验
        2.3.4 试验过程
    2.4 本章小结
3 冻融循环作用下冻土-混凝土界面微观试验分析
    3.1 冻融循环作用下冻土-混凝土二元体试样表观特征
    3.2 冻融循环作用下冻土-混凝土界面微观特征
    3.3 冻融循环作用下界面微观结构特征定量分析
        3.3.1 界面完整度分析
        3.3.2 界面孔径分布定量分析
        3.3.3 界面分形维数定量分析
        3.3.4 界面平均孔径变化分析
    3.4 本章小结
4 冻融循环作用下冻土-混凝土界面宏观力学特征研究
    4.1 冻融循环作用下界面剪切力学特征
        4.1.1 界面抗剪强度变化特征
        4.1.2 界面黏聚力变化特征
        4.1.3 界面内摩擦角变化特征
    4.2 冻融循环作用下界面剪切破坏形态特征
    4.3 冻融循环作用下冻土-混凝土界面强度损失变化规律
    4.4 本章小结
5 冻融循环作用下界面剪切强度与微观结构的关系研究
    5.1 基于灰色关联法评价剪切强度指标与微观结构参数关联度
        5.1.1 灰色关联法的原理及建模方法
        5.1.2 本文灰色关联度的具体计算过程
    5.2 冻融循环作用下冻土-混凝土界面剪切强度损伤特征分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(2)复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 选题依据及研究意义
        1.1.1 选题依据
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻土沼泽区复杂水热环境成因研究现状
        1.2.2 冻土沼泽区路基冻融特性研究现状
        1.2.3 冻土沼泽区路基结构研究现状
        1.2.4 冻土沼泽区路基病害研究现状
        1.2.5 冻土沼泽区路基病害防治措施研究现状
        1.2.6 研究现状的不足与问题
    1.3 研究内容、技术路线及主要创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 主要创新点
第2章 共玉高速冻土沼泽区复杂水热环境成因
    2.1 冻土沼泽区分布
    2.2 冻土沼泽区工程地质分区
    2.3 复杂水热环境影响因素
        2.3.1 气候
        2.3.2 太阳辐射
        2.3.3 地形地貌
        2.3.4 地层岩性
        2.3.5 水文地质
    2.4 复杂水热环境成因
        2.4.1 复杂的水文地质环境
        2.4.2 复杂的融区水热环境
        2.4.3 复杂的工程建设环境
        2.4.4 复杂水热环境成因综合分析
    2.5 本章小结
第3章 共玉高速冻土沼泽区路基变形特征
    3.1 路基病害分布特征
        3.1.1 原国道G214路基病害调查
        3.1.2 共玉高速冻土沼泽区路基病害调查
        3.1.3 共玉高速冻土沼泽区路基病害分布特征
    3.2 路基变形影响因素
        3.2.1 水热环境因素
        3.2.2 工程建设因素
    3.3 路基变形特征
        3.3.1 路基变形过程
        3.3.2 路基变形特征
    3.4 本章小结
第4章 共玉高速冻土沼泽区路基变形机理
    4.1 路基冻融特性试验
        4.1.1 路基填料冻融特性试验
        4.1.2 地基土冻融特性试验
        4.1.3 试验结果分析
    4.2 路基变形监测
        4.2.1 监测断面选择原则
        4.2.2 监测断面概况
        4.2.3 路基地温场及变形监测系统
        4.2.4 路基断面地温监测结果
        4.2.5 路基断面变形监测结果
        4.2.6 路基变形监测结果特征分析
    4.3 路基变形机理
        4.3.1 水分迁移
        4.3.2 温度场效应
        4.3.3 冻融循环
    4.4 本章小结
第5章 共玉高速冻土沼泽区路基变形防治措施研究
    5.1 路基变形防治原则
    5.2 路基变形常用防治措施适用性分析
        5.2.1 单一防治措施
        5.2.2 复合防治措施
    5.3 路基变形综合防治措施数值模拟研究
        5.3.1 数值模拟软件介绍
        5.3.2 数值模拟理论基础
        5.3.3 数值计算模型
        5.3.4 边界条件设定
        5.3.5 模型计算参数
        5.3.6 数值模拟结果分析
        5.3.7 不同防治方案效果对比
    5.4 共玉高速冻土沼泽区路基病害防治实例
        5.4.1 醉马滩冻土沼泽区
        5.4.2 长石头山冻土沼泽区
        5.4.3 巴颜喀拉山冻土沼泽区
    5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果

(3)高寒地区高速铁路路基基床表层冻胀机理与轨道平顺性控制研究(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国季节性冻土分布情况
        1.1.2 我国季节性冻土区及高铁分布情况
        1.1.3 我国季节性冻土区铁路冻害情况
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 冻土的工程特性研究现状
        1.2.2 细粒土冻胀理论研究现状
        1.2.3 粗粒土冻胀特性研究现状
        1.2.4 国内外铁路路基防冻胀结构设计研究现状
        1.2.5 既有路基冻胀防治措施研究现状
        1.2.6 路基-无砟轨道相互作用关系及力学行为研究现状
    1.3 存在的主要问题
    1.4 主要研究内容及创新点
2.高寒地区高速铁路路基粗粒土填料冻胀机理
    2.1 级配碎石标准及冻胀分类
        2.1.1 基床表层级配碎石标准
        2.1.2 土体冻胀分类指标
    2.2 粗粒土填料冻胀微观特性分析
        2.2.1 粗粒体不同组分的存在状态分析
        2.2.2 粗粒体的微观孔隙结构及水分分布
    2.3 粗粒土冻胀水热特征分析
        2.3.1 温度变化特性
        2.3.2 水分迁移特征
    2.4 粗粒土填料冻胀影响因素试验研究
        2.4.1 细颗粒含量对粗粒土冻胀的影响
        2.4.2 水含量对粗粒土冻胀的影响
    2.5 本章小结
3.高速铁路无砟轨道路基冻胀层间传递规律
    3.1 CRTSⅢ型无砟轨道-路基冻胀分析模型
        3.1.1 CRTSⅢ型板式无砟轨道模型
        3.1.2 钢轨及其他结构模型
    3.2 路基冻胀时空分布曲线预测仿真
        3.2.1 冻胀发展时间分布预测
        3.2.2 冻胀发展空间分布预测
    3.3 不均匀冻胀对CTRSⅢ板式轨道变形状态影响
        3.3.1 冻胀位置对无砟轨道平顺性传递规律影响
        3.3.2 路基冻胀-CRTSⅢ型板式无砟轨道平顺性传递规律
        3.3.3 不均匀冻胀变形-板式轨道结构约束变形规律
        3.3.4 冻胀下无砟轨道层间离缝及演变机理
    3.4 不均匀冻胀对CRTSⅢ板式轨道受力状态影响
        3.4.1 不同冻胀程度对轨道板受力影响
        3.4.2 不同冻胀程度对底座板受力影响
        3.4.3 不同冻胀程度下结构受力影响规律分析
    3.5 本章小结
4.路基冻胀下高速铁路无砟轨道动力学及控制标准
    4.1 高速车辆-轨道-路基耦合动力学模型
    4.2 基于轨检数据的冻胀区车辆动态响应分析
    4.3 冻胀区行车条件下车辆-轨道动力学性能仿真分析
        4.3.1 不同波长冻胀变形行车动力学性能分析
        4.3.2 不同冻胀量冻胀变形行车动力学性能分析
    4.4 季冻区无砟轨道冻胀控制标准研究
        4.4.1 板式无砟轨道离缝发生临界曲线
        4.4.2 不均匀冻胀临界曲线界定
        4.4.3 基于静、动力分析的不均匀冻胀控制标准
    4.5 本章小结
5.级配碎石基床表层防冻胀措施及改性试验研究
    5.1 掺水泥级配碎石抗冻性宏观试验研究
    5.2 掺水泥冻胀改性微观机理研究
        5.2.1 水泥微观表征
        5.2.2 微结构重构与3D模拟
        5.2.3 水化过程模拟
    5.3 粗粒土冻胀改性试验对比研究
        5.3.1 粗粒土冻胀性能大直径试验装置设计
        5.3.2 试验材料选择
        5.3.3 试验方案设计
        5.3.4 多次反复冻胀融沉性能分析
    5.4 荷载作用下水泥稳定碎石基床力学性能
        5.4.1 冻深分析
        5.4.2 动态响应分析
        5.4.3 融沉位移过程分析
    5.5 改性后粗粒土强度特性与渗透性能分析
        5.5.1 无侧限抗压强度
        5.5.2 渗透系数
        5.5.3 试验分析
    5.6 本章小结
6.基于改性基床的路基防冻胀特性评估分析
    6.1 基于静态监测的水稳基床防冻胀特性评估方法
        6.1.1 静态监测方法
        6.1.2 动态检测方法
    6.2 水泥稳定碎石基床路基冻胀变形监测分析
        6.2.1 路基变形监测试验段工程简介
        6.2.2 路基冻深统计分析
        6.2.3 冻胀变形监测结果分析
    6.3 水泥稳定碎石基床地段动态响应检测分析
        6.3.1 不同时间对比
        6.3.2 不同线路对比
    6.4 特殊冻胀地段应急处理措施
        6.4.1 调低型扣件及撤垫板措施
        6.4.2 预垫板作业
        6.4.3 预撤板作业
    6.5 本章小结
7.结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集

(4)重载铁路细粒土填料冻胀变形及力学性质研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 路基填料经冻融作用后力学性质研究现状
        1.2.2 列车荷载对路基填料冻胀变形的研究现状
        1.2.3 既有线路基治理冻胀措施研究现状
    1.3 研究不足
    1.4 本文的研究内容
    1.5 本文技术路线
2 神朔铁路严重冻害段线路病害成因及类型分析
    2.1 神朔铁路简介
    2.2 神朔铁路严重病害段病害成因
        2.2.1 路基填料
        2.2.2 现场地形地貌
        2.2.3 水文概况
        2.2.4 冻害段气温及冻结深度
    2.3 神朔铁路严重冻害段线路典型病害
        2.3.1 路基冻害
        2.3.2 其他冻害
    2.4 本章小结
3 神朔铁路严重冻害段路基地温及变形监测
    3.1 地温监测点及水准测量点布设
        3.1.1 路基地温监测点概况
        3.1.2 冻害段冻胀变形的水准测量
    3.2 浅潜水引起的地温差异和路基变形
        3.2.1 浅潜水对路基地温的影响
        3.2.2 地表冻结指数与最大冻结深度间的关系
        3.2.3 基于导热系数的Stefan方程适用性验算
        3.2.4 严重病害段路基冻胀变形测量结果
    3.3 本章小结
4 重载列车荷载作用下低液限粉土路基填料的冻胀特性
    4.1 试验用土及试验方案
        4.1.1 试验用土
        4.1.2 试验因素及水平的取值
        4.1.3 阶跃型降温路径与循环荷载作用下填料的冻胀试验方案
        4.1.4 阶跃型降温路径与均布荷载作用下填料的冻胀试验方案
    4.2 循环荷载作用下低液限粉土冻胀特性
        4.2.1 开放系统中冻胀试验结果
        4.2.2 封闭系统中冻胀试验结果
        4.2.3 水分补充对冻胀试验结果的影响
        4.2.4 循环荷载作用下填料冻胀特性的显着性分析
    4.3 均布荷载作用下低液限粉土冻胀特性
        4.3.1 开放系统中冻胀试验结果
        4.3.2 封闭系统中冻胀试验结果
        4.3.3 水分补充对冻胀试验结果的影响
        4.3.4 均布荷载作用下试验因素对试验结果的影响权重分析
    4.4 荷载类型对冻胀试验结果的影响
        4.4.1 荷载作用对开放系统冻胀试验的影响与分析
        4.4.2 荷载作用对封闭系统冻胀试验的影响与分析
    4.5 本章小结
5 冻融作用对低液限粉土填料力学性质的影响
    5.1 试验方案
    5.2 各因素对低液限粉土应力-应变关系及强度的影响
        5.2.1 初始含水率对应力-应变关系及强度影响
        5.2.2 冻融次数对应力-应变关系及强度影响
        5.2.3 温度对应力-应变关系及强度影响
    5.3 各因素对低液限粉土抗剪强度参数影响的直观分析
        5.3.1 初始含水率与冻融循环次数对抗剪强度参数影响
        5.3.2 温度对抗剪强度参数影响
    5.4 各因素对低液限粉土抗剪强度及强度参数的方差分析
        5.4.1 有交互作用的四因素方差分析
        5.4.2 试验因素对试样抗剪强度的显着性分析
        5.4.3 试验因素对试样抗剪强度参数的显着性分析
    5.5 试验因素对低液限粉土邓肯-张模型参数的影响
        5.5.1 邓肯-张模型的理论基础
        5.5.2 冻融次数对K、n和破坏比Rf的影响
        5.5.3 温度对K、n和破坏比Rf的影响
        5.5.4 邓肯-张模型的适用性
    5.6 本章小结
6 橡胶-沥青-纤维混合料填充释压孔缓解冻胀的试验研究
    6.1 试样准备及试验方案
        6.1.1 缓和料的材料性能
        6.1.2 试样制备
        6.1.3 试验方案
    6.2 试验结果及讨论
        6.2.1 混合料抗冻胀效果
        6.2.2 融土及混合料的力学特性对比
        6.2.3 混合料抗冻胀机理分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 进一步展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(5)寒区油页岩废渣—粉煤灰土路基的水—水汽—热—力(HVTM)耦合数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 寒区冻融循环对土的影响
        1.3.2 寒区路基冻害防治措施
        1.3.3 岩土多场耦合
        1.3.4 存在问题
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 寒区路基水-水汽-热-力(HVTM)耦合数学模型
    2.1 引言
    2.2 路基土水分场控制方程(非饱和土水-水汽流动方程)
        2.2.1 水分场描述基础
        2.2.2 水分场瞬态饱和流
        2.2.3 水分场瞬态非饱和流
        2.2.4 考虑温度场、冻融作用、应力场的渗流微分方程构建
    2.3 路基土温度场控制方程
        2.3.1 温度场描述基础
        2.3.2 温度场方程(导热微分方程式)
        2.3.3 考虑水分场、冻融作用、应力场的导热微分方程构建
    2.4 路基土的应力应变控制方程
        2.4.1 饱和土总应力平衡微分方程
        2.4.2 饱和土及非饱和土的土骨架受力分析
        2.4.3 非饱和土的土骨架受力平衡微分方程
        2.4.4 有效应力方程
        2.4.5 土的应力应变关系
        2.4.6 考虑水分场、温度场、冻融作用的应力应变微分方程
    2.5 本构关系
        2.5.1 水力特性
        2.5.2 土冻结特征
        2.5.3 土体的力学特征
    2.6 定解条件
        2.6.1 初始条件
        2.6.2 边界条件
    2.7 路基土水-水汽-热-力耦合数学模型
    2.8 本章小结
第3章 油页岩废渣-粉煤灰土(改良土)的传热参数计算模型
    3.1 引言
    3.2 油页岩废渣-粉煤灰土原材料的物理化学性质
        3.2.1 原材料来源及基本物理性能
        3.2.2 原材料的颗粒分析
        3.2.3 原材料的液塑限指标
        3.2.4 原材料的化学组成
        3.2.5 原材料的微观结构
    3.3 油页岩废渣-粉煤灰土的混合料制备及传热参数测试方法
        3.3.1 油页岩废渣-粉煤灰土的配合比
        3.3.2 油页岩废渣-粉煤灰土混合的前处理
        3.3.3 油页岩废渣-粉煤灰土的试样制备
        3.3.4 油页岩废渣-粉煤灰土的传热参数测试
    3.4 油页岩废渣-粉煤灰土及粉质黏土的传热参数测试结果
        3.4.1 油页岩废渣-粉煤灰土及粉质黏土的导热系数
        3.4.2 油页岩废渣-粉煤灰土及粉质黏土的比热容
    3.5 油页岩废渣-粉煤灰土与粉质黏土传热参数的计算函数
        3.5.1 油页岩废渣-粉煤灰土与粉质黏土比热容的计算函数
        3.5.2 油页岩废渣-粉煤灰土与粉质黏土的导热系数计算函数
    3.6 本章小结
第4章 油页岩废渣-粉煤灰土导热系数变化机理分析
    4.1 引言
    4.2 试验样品及方案
    4.3 微观结构变化分析
        4.3.1 微观结构测试方法
        4.3.2 冻融循环后改良土微观结构的变化
    4.4 细观结构变化分析
        4.4.1 细观结构测试方法
        4.4.2 冻融循环后改良土的细观结构变化
    4.5 本章小结
第5章 油页岩废渣-粉煤灰土的水-热-力耦合及水汽迁移试验
    5.1 引言
    5.2 试验设备
        5.2.1 室内非饱和土水-热-力耦合试验装置
        5.2.2 室外非饱和土水-热-力耦合试验坑
        5.2.3 非饱和土水汽迁移试验装置
    5.3 试验方案
        5.3.1 室内非饱和土水-热-力耦合试验方案
        5.3.2 室外非饱和土水-热-力耦合试验方案
        5.3.3 非饱和土水汽迁移试验方案
    5.4 试验土样制备
        5.4.1 室内非饱和土水-热-力-耦合试验土样制备
        5.4.2 室外非饱和土水-热-力耦合试验土样制备
        5.4.3 非饱和土水汽迁移试验土样制备
    5.5 试验步骤
        5.5.1 非饱和土水-热-力耦合试验步骤
        5.5.2 非饱和土水汽迁移试验步骤
    5.6 试验数据分析
        5.6.1 室内非饱和土水-热-力耦合试验数据分析
        5.6.2 室外非饱和土水-热-力耦合试验数据分析
        5.6.3 非饱和土水汽迁移试验数据分析
    5.7 本章小结
第6章 寒区路基水-水汽-热-力耦合数学模型验证
    6.1 引言
    6.2 COMSOL Multiphysics简介
    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 室外非饱和土水-热-力耦合试验数据验证建模
        6.4.1 前处理
        6.4.2 物理场设定
        6.4.3 边界条件
    6.5 室内非饱和土水汽迁移试验数据验证建模
        6.5.1 前处理
        6.5.2 物理场设定
        6.5.3 边界条件
    6.6 模型的验证
        6.6.1 验证数据
        6.6.2 模型求解与试验结果对比
    6.7 本章小结
第7章 油页岩废渣-粉煤灰土及水-水汽-热-力耦合模型的应用
    7.1 引言
    7.2 模型初始值的获取
        7.2.1 实际工程介绍
        7.2.2 传感器布设
        7.2.3 数据监测
    7.3 试验路应用改良土的环境影响评价
        7.3.1 采取的试验土样
        7.3.2 测试项目
        7.3.3 环境影响评价
    7.4 试验路应用改良土的水-水汽-热-力耦合数值模拟
        7.4.1 几何模型及材料参数
        7.4.2 边界条件
        7.4.3 初始值及求解条件
        7.4.4 结果分析
    7.5 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 不足及展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢

(6)多年冻土区拓宽路基热融稳定性离心模型试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻土区路基热融稳定性理论研究现状
        1.2.2 冻土区路基现场试验与模型试验研究现状
        1.2.3 冻土区路基有限元研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 技术路线图
第二章 离心试验系统
    2.1 引言
    2.2 离心试验技术研究
        2.2.1 离心试验原理
        2.2.2 离心模型试验相似理论
        2.2.3 冻土离心模型的相似准则
    2.3 TLJ-3型土工离心机系统
    2.4 土工离心机光纤光栅测试系统及组件
        2.4.1 光纤光栅传感器技术简介
        2.4.2 光纤光栅传感器技术原理
        2.4.3 光栅光纤测试技术在土工离心试验中的应用
    2.5 本章小结
第三章 冻土拓宽路基离心试验
    3.1 引言
    3.2 试验目的
    3.3 试验装置
    3.4 试验方案与过程
        3.4.1 试验概况
        3.4.2 土样制备
        3.4.3 离心试验过程
    3.5 本章小结
第四章 冻土拓宽路基空间温度场分布规律分析
    4.1 引言
    4.2 冻土路基水分迁移分析
    4.3 阴阳坡效应分析
    4.4 测温点温度分析
        4.4.1 模型测温点布设
        4.4.2 不同路基填料温度场及降温效果分析
        4.4.3 不同拓宽宽度温度场分析
        4.4.4 不同填筑高度温度场分析
    4.5 本章小结
第五章 冻土拓宽路基纵向裂缝发展特性分析
    5.1 引言
    5.2 拓宽路基纵向裂缝产生机理
        5.2.1 冻土路基热融稳定性
        5.2.2 拓宽路基纵向裂缝产生原因
    5.3 冻土拓宽路基沉降规律以及纵向裂缝现象分析
        5.3.1 不同路基填料沉降及纵向裂缝分析
        5.3.2 不同拓宽宽度路基沉降及纵向裂缝分析
        5.3.3 不同填筑高度路基沉降及纵向裂缝分析
    5.4 FBG传感器与光电传感器对比
    5.5 本章小结
结论与建议
    研究结论
    研究不足与建议
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(7)深季节冻土区高速铁路路基防冻胀基床结构研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻土的冻融循环和冻胀融沉特性
        1.2.2 防冻胀路基结构研究
        1.2.3 保温强化层材料研究
        1.2.4 基床表层抗冻胀填料研究
        1.2.5 路基结构设计理论研究
    1.3 研究内容、方法及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法及技术路线
2 深季节冻土区高铁路基冻胀特征及防冻胀措施研究
    2.1 东北地区季节冻害及特征分析
        2.1.1 哈尔滨局辖区季节冻害
        2.1.2 沈阳局辖区季节冻害
    2.2 哈齐高铁路基冻胀变形特征分析
        2.2.1 哈齐高铁沿线地质环境及路基概况
        2.2.2 筏板结构路基温度及冻胀变形
        2.2.3 过渡段路基温度及冻胀变形
        2.2.4 防冻胀试验段路基冻胀变形
    2.3 哈大高铁路基冻胀特征及防冻胀措施分析
        2.3.1 沿线地质环境特点
        2.3.2 冻胀变形特征及变形量统计
        2.3.3 不同路基结构防冻胀设计及效果分析
    2.4 本章小结
3 保温强化层材料的工程特性研究
    3.1 试验材料及过程控制
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 试样
        3.1.3 试验设备及过程控制
    3.2 试验结果分析
        3.2.1 聚丙烯纤维泡沫混凝土
        3.2.2 玄武岩纤维泡沫混凝土
        3.2.3 结果比选
    3.3 本章小结
4 基床表层抗冻胀填料的工程特性研究
    4.1 试验材料及方案设计
    4.2 试验过程控制
        4.2.1 强度特性试验
        4.2.2 冻胀特性试验
        4.2.3 冻融耐久性试验
    4.3 强度特性研究
        4.3.1 试样组
        4.3.2 试验结果
    4.4 冻胀变形研究
        4.4.1 试样组
        4.4.2 冻深和变形特征分析
        4.4.3 冻胀率分析
    4.5 冻融耐久性研究
        4.5.1 试样组
        4.5.2 试验结果
        4.5.3 冻融循环后强度推测
    4.6 本章小结
5 防冻胀基床结构保温特性研究
    5.1 计算理论
        5.1.1 温度场基本方程
        5.1.2 应力和变形基本方程
        5.1.3 耦合联系方程
    5.2 模型计算参数的选取
        5.2.1 热物理参数
        5.2.2 力学参数
    5.3 轨下基础热力耦合计算
        5.3.1 模型计算方案
        5.3.2 模型建立及验证
        5.3.3 防冻胀基床结构型式及抗冻胀性能分析
    5.4 本章小结
6 防冻胀路基结构层刚度匹配和服役寿命计算
    6.1 路基结构层间受力计算
        6.1.1 多层弹性层状体系静力计算理论
        6.1.2 计算方案
        6.1.3 模型建立及验证
        6.1.4 列车荷载作用下结构层间力学特性计算
    6.2 路基层间刚度匹配的计算
        6.2.1 路基刚度
        6.2.2 基床以下路堤部分刚度影响分析
        6.2.3 基床底层刚度影响分析
        6.2.4 基床表层刚度影响分析
        6.2.5 保温强化层刚度影响分析
    6.3 防冻胀基床结构服役寿命和结构层厚度的计算
        6.3.1 计算方法及关键问题的解决
        6.3.2 防冻胀基床结构服役寿命的计算
        6.3.3 防冻胀基床结构层合理厚度的计算
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 主要创新点
    7.3 需要进一步深入研究的地方
参考文献
作者简历及博士期间取得的研究成果
学位论文数据集

(8)冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究目的意义和选题依据
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻土路基保温措施研究现状
        1.2.2 冻土路基通风措施研究现状
        1.2.3 冻土通风路基的工作机理和理论研究现状
        1.2.4 冻土路基水热迁移研究现状
    1.3 本文研究的作用和意义
    1.4 本文研究的主要内容
    1.5 本文研究的技术路线
2 渗排水格栅用土水热参数确定及其数值计算
    2.1 冻土物理性质
        2.1.1 冻土物质组成与持水性
        2.1.2 冻土含水量及影响因素
        2.1.3 土水势
    2.2 土热交换系数
        2.2.1 比热容测定
        2.2.2 土导热系数
        2.2.3 土导温系数
        2.2.4 相变热
    2.3 土质交换系数
        2.3.1 土微分水容量
        2.3.2 土导湿系数
        2.3.3 土水分扩散系数
        2.3.4 土热交换系数与质交换系数的对应性
    2.4 实验用土水热参数计算
    2.5 实验土体模型的水热数值求解
        2.5.1 实验土体模型的热传导分析
        2.5.2 实验土体的水分迁移数值分析
    2.6 本章小结
3 第一次渗排水土工格栅水热室内实验研究
    3.1 渗排水土工格栅的技术简介
    3.2 小型室内实验用土的理化性能
        3.2.1 实验用土的基本物理参数
        3.2.2 实验用土毛细上升高度测定
        3.2.3 实验用土的渗透系数
    3.3 正温调节含水率初次室内实验
    3.4 第一次渗排水土工格栅室内实验方案设计和结果分析
        3.4.1 第一阶段冻融实验方案设计
        3.4.2 温度变化规律分析
        3.4.3 含水率变化规律分析
    3.5 第二阶段室内实验
        3.5.1 实验方案
        3.5.2 温度变化规律分析
        3.5.3 含水率变化规律分析
    3.6 实验结论分析
    3.7 渗排水格栅阻断毛细水性能实验
        3.7.1 实验方案设计
        3.7.2 含水率数据分析
    3.8 本章小结
4 渗排水土工格栅足尺模型室内实验研究
    4.1 实验准备工作
        4.1.1 渗排水土工格栅设计与制作
        4.1.2 第二次实验用土参数检测与制冷采集设备介绍
        4.1.3 足尺模型实验方案
    4.2 足尺模型实验数据分析
        4.2.1 调温效果分析
        4.2.2 含水率变化分析
    4.3 改变边界条件的渗排水土工格栅的室内模型实验
        4.3.1 实验方案设计
        4.3.2 降温效果分析
        4.3.3 含水率变化分析
        4.3.4 改变融化条件后的含水率分析
    4.4 结合实验数据推断季节性冻土地区渗排水土工格栅路基的作用
        4.4.1 路基冻胀机理分析
        4.4.2 路基融沉与翻浆机理
        4.4.3 渗排水土工格栅工程作用的预测分析
    4.5 本章小结
5 渗排水格栅构形尺度效应室内实验及机理分析
    5.1 实验方案设计
        5.1.1 渗排水格栅管设计与实验用土指标
        5.1.2 模型试件构型和传感器布设
        5.1.3 实验温控方案
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 温度数据分析
        5.2.2 含水率数据分析
        5.2.3 渗排水土工格栅构型效果分析
    5.3 渗排水格栅排水机理分析
        5.3.1 冻土水分迁移机理
        5.3.2 渗排水土工格栅水分迁移机理
    5.4 本章小结
6 渗排水土工格栅的水热耦合数值模拟
    6.1 数值模拟技术介绍
    6.2 室内模型实验温度数值模拟分析
        6.2.1 有限元分析软件选择使用
        6.2.2 降温温度数值模拟分析
    6.3 升温含水率变化数值模拟分析
    6.4 室内实验模型优化分析
    6.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
附件

(9)寒区桩基的冻拔稳定性及承载力研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 桩基础的冻拔研究概况
        1.2.2 寒区桩基承载力研究概况
        1.2.3 问题与不足
    1.3 研究内容与技术路线
第二章 螺旋桩冻拔稳定性的模型试验
    2.1 引言
    2.2 缩尺模型试验
        2.2.1 试验土样性质
        2.2.2 试验设备与模型桩
        2.2.3 试验方案与方法
    2.3 试验结果与分析
        2.3.1 温度场与冻深
        2.3.2 冻拔位移试验
        2.3.3 融沉阶段
    2.4 冻拔力试验与计算
        2.4.1 试验方法
        2.4.2 试验结果与分析
        2.4.3 螺旋桩基上拔力的计算
    2.5 本章小结
第三章 寒区桩基冻拔响应的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 螺旋桩冻拔工况的数值模型
        3.2.1 计算原理
        3.2.2 模型的简化
        3.2.3 材料属性与参数
        3.2.4 边界条件与初始条件
    3.3 螺旋桩冻拔工况数值模拟结果与讨论
        3.3.1 结果分析
        3.3.2 螺旋桩抗拔优化设计
    3.4 多年冻土区单桩冻拔的数值模型
        3.4.1 计算原理
        3.4.2 数值模型实例
    3.5 多年冻土区单桩冻拔的模拟结果与讨论
    3.6 本章小结
第四章 冻土与混凝土接触面的直剪试验研究
    4.1 引言
    4.2 冻土-混凝土接触面直剪试验
        4.2.1 静力直剪试验设备
        4.2.2 接触面静力直剪试验方法
    4.3 直剪试验的结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 寒区桩基承载力设计
    5.1 桩型与安装工艺
    5.2 冻土-结构接触面的力学性质
    5.3 桩基静荷载试验(PILE LOADING TEST)
        5.3.1 模型桩试验
        5.3.2 原位静荷载试验
    5.4 寒区桩基设计方法
        5.4.1 基于冻结强度的桩基设计
        5.4.2 蠕变沉降计算(CREEP SETTLEMENT)
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要研究工作与结论
    6.2 主要创新点
    6.3 未来工作展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(10)多年冻土区路基纵向裂缝形成机理及演化规律研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容、方法及技术路线
2 粉土冻融过程中冷生构造形成机理研究
    2.1 粉土冻融试验系统的建立
    2.2 冻土CT扫描与数字图像处理技术概述
    2.3 试验结果分析
    2.4 本章小结
3 冻土路基空间温度场与裂缝发展域模型试验研究
    3.1 柔性变形传感器的研制
    3.2 冻土路基相似模化
    3.3 冻土路基模型试验装置及模拟环境设计
    3.4 试验设计与试验步骤
    3.5 本章小结
4 冻土路基空间温度场分布规律与裂缝发展域特性分析
    4.1 冻土路基模型试验基本情况
    4.2 冻土路基空间温度场分析
    4.3 冻土路基裂缝发展过程区域判断
    4.4 本章小结
5 多年冻土区路基纵向裂缝演化过程数值分析
    5.1 计算方法及控制方程
    5.2 计算模型的建立
    5.3 冻土路基温度场演化过程分析
    5.4 冻土路基裂缝发展过程影响因素分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

四、寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展(论文参考文献)

  • [1]冻融循环作用下冻土-混凝土界面损伤特征试验研究[D]. 杜洋. 西安科技大学, 2020(01)
  • [2]复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究[D]. 张传峰. 成都理工大学, 2020(04)
  • [3]高寒地区高速铁路路基基床表层冻胀机理与轨道平顺性控制研究[D]. 杨国涛. 北京交通大学, 2020
  • [4]重载铁路细粒土填料冻胀变形及力学性质研究[D]. 刘晓强. 北京交通大学, 2020
  • [5]寒区油页岩废渣—粉煤灰土路基的水—水汽—热—力(HVTM)耦合数值模拟研究[D]. 李清林. 吉林大学, 2020(08)
  • [6]多年冻土区拓宽路基热融稳定性离心模型试验研究[D]. 张丙武. 长安大学, 2020(06)
  • [7]深季节冻土区高速铁路路基防冻胀基床结构研究[D]. 宋宏芳. 北京交通大学, 2020
  • [8]冻融作用下渗排水土工格栅路基水热变化实验研究[D]. 王玉琢. 东北林业大学, 2019(01)
  • [9]寒区桩基的冻拔稳定性及承载力研究[D]. 王腾飞. 北京交通大学, 2018(01)
  • [10]多年冻土区路基纵向裂缝形成机理及演化规律研究[D]. 陶祥令. 中国矿业大学, 2017(01)

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寒区路基工程与多年冻土相互作用研究进展
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