本文關(guān)鍵詞：凍融循環(huán)作用下路基結(jié)構(gòu)水熱穩(wěn)定性的研究

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【摘要】：路基作為一帶狀構(gòu)筑物,附著于自然地基表面,容易受到外界環(huán)境荷載的影響。影響路基穩(wěn)定性的外界環(huán)境因素主要有凍融循環(huán)、干濕循環(huán)、風(fēng)蝕循環(huán)等多個(gè)方面。凍融循環(huán)對(duì)路基的破壞主要表現(xiàn)為路基土體的凍脹和融沉,出現(xiàn)這兩種現(xiàn)象主要原因是外界四季溫度的交替,使得路基內(nèi)部存在一個(gè)溫度梯度,這種溫度分布的不均勻使得路基土體中的水分分布發(fā)生了改變引起的。凍土在我國(guó)廣泛分布于北方地區(qū)和個(gè)別海拔較高的山脈等地,大約能占到國(guó)土面積的一半左右。凍土作為特殊土的一種,溫度是影響它穩(wěn)定性的關(guān)鍵性因素。根據(jù)《中長(zhǎng)期路網(wǎng)規(guī)劃》,徐蘭客專(zhuān)、青太客專(zhuān)、京滬高鐵、京哈高鐵等多條線(xiàn)路經(jīng)過(guò)多年凍土區(qū)域或季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)域,所以說(shuō)研究?jī)鋈谘h(huán)作用下的路基內(nèi)部溫度、水分等因素的分布及變化規(guī)律是解決凍土問(wèn)題的一個(gè)重要方面。凍土地區(qū)路基的破壞主要是由于路基內(nèi)部溫度和水分發(fā)生改變引起的。本文以大西高鐵臨汾段季節(jié)性?xún)鐾谅坊鶠檠芯康膶?duì)象,運(yùn)用ANSYS有限元軟件對(duì)凍融循環(huán)作用下的路基溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,探討路基因凍融循環(huán)產(chǎn)生破壞的機(jī)理。1.結(jié)合大西線(xiàn)路基的特點(diǎn),根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣溫和地質(zhì)條件,按照不同情況下的路基邊界條件,分析路基溫度場(chǎng)的分布規(guī)律,得到路基各關(guān)鍵點(diǎn)沿豎向和橫向的溫度分布圖,進(jìn)而得出凍結(jié)和融沉的變化規(guī)律。2.水分的變化是路基發(fā)生凍脹和融沉的首要因素,本文根據(jù)水分遷移控制方程,考慮在有大氣降雨條件下,對(duì)路基進(jìn)行了水分場(chǎng)的數(shù)值模擬,得到了水分分布及遷移規(guī)律,研究因水分遷移產(chǎn)生的路基病害的機(jī)理。3.溫度和水分是影響路基變形的兩個(gè)重要方面,將第三章和第四章計(jì)算所得的雙場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)入到路基變形的模型中,對(duì)路基發(fā)生變形的情況進(jìn)一步進(jìn)行模擬,分別計(jì)算路基內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的變形量以及最不利位置和最大變形量,了解路基不同位置的變形情況。
【關(guān)鍵詞】：路基 凍脹融沉 溫度場(chǎng) 水分場(chǎng) 水熱穩(wěn)定性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U416.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 該課題研究的目的及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 路基凍脹與融沉分析16-21
• 2.1 凍脹原因16-18
• 2.1.1 凍脹機(jī)理分析16-17
• 2.1.2 凍脹影響因素17-18
• 2.2 融沉原因18-19
• 2.2.1 融沉機(jī)理分析18-19
• 2.2.2 融沉影響因素19
• 2.3 小結(jié)19-21
• 3 凍融循環(huán)作用下路基溫度場(chǎng)的研究21-44
• 3.1 路基瞬態(tài)溫度場(chǎng)基本理論21-25
• 3.1.1 路基瞬態(tài)溫度場(chǎng)控制方程21
• 3.1.2 存在水分相變的路基非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的控制方程21-22
• 3.1.3 路基溫度場(chǎng)的影響因素22-25
• 3.2 工程概況25-26
• 3.2.1 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造25-26
• 3.2.2 氣候及水文狀況26
• 3.3 計(jì)算模型的建立26-29
• 3.3.1 單元和材料參數(shù)的確定26-27
• 3.3.2 邊界條件及荷載的確定27-29
• 3.4 凍融作用下路基溫度場(chǎng)的有限元分析29-42
• 3.4.1 有限元及ANSYS軟件簡(jiǎn)介29-30
• 3.4.2 溫度場(chǎng)有限元模型30-32
• 3.4.3 凍融作用下路基有限元計(jì)算結(jié)果分析32-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 凍融循環(huán)作用下路基水分場(chǎng)的研究44-55
• 4.1 路基水分場(chǎng)基本理論44-46
• 4.1.1 非飽和土水分遷移控制方程44
• 4.1.2 水分遷移驅(qū)動(dòng)力44-46
• 4.1.3 邊界條件及參數(shù)的確定46
• 4.2 路基水分遷移研究46-50
• 4.2.1 質(zhì)量守恒定律47
• 4.2.2 土體水分遷移控制方程47-48
• 4.2.3 土體毛細(xì)現(xiàn)象A.Hazen經(jīng)驗(yàn)公式48
• 4.2.4 毛細(xì)水上升高度理論分析48-49
• 4.2.5 土體水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定49-50
• 4.3 凍融作用下路基水分場(chǎng)有限元分析50-54
• 4.3.1 模型的建立50-51
• 4.3.2 計(jì)算參數(shù)的選取51-52
• 4.3.3 考慮大氣降雨的路基水分場(chǎng)有限元分析52-54
• 4.4 小結(jié)54-55
• 5 季凍區(qū)路基變形的研究55-62
• 5.1 水熱變化對(duì)路基強(qiáng)度的影響55-56
• 5.1.1 溫度場(chǎng)對(duì)路基強(qiáng)度的影響55-56
• 5.1.2 水分場(chǎng)對(duì)路基強(qiáng)度的影響56
• 5.2 水分凍結(jié)對(duì)路基變形的影響56-59
• 5.2.1 凍結(jié)期水分遷移機(jī)理56-57
• 5.2.2 凍結(jié)路基模型的建立57-58
• 5.2.3 凍結(jié)模型有限元計(jì)算結(jié)果的分析58-59
• 5.3 考慮降雨作用下的路基融沉研究59-61
• 5.3.1 有限元模型的建立60
• 5.3.2 有限元計(jì)算結(jié)果的分析60-61
• 5.4 小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：945675