基于水熱耦合效應(yīng)的凍土路基穩(wěn)定性研究

內(nèi)容概要

　　《基于水熱耦合效應(yīng)的凍土路基穩(wěn)定性研究》凍土路基的溫度場、濕度場及應(yīng)力場的相互作用是極其復(fù)雜的熱力學(xué)、物理化學(xué)和力學(xué)的綜合問題，是引起路基病害的關(guān)鍵?！痘谒疅狁詈闲?yīng)的凍土路基穩(wěn)定性研究》從凍土路基筑路的工程地質(zhì)條件出發(fā)，對凍土路基的溫度場、濕度場、應(yīng)力場和變形場進(jìn)行研究；應(yīng)用數(shù)值建模、室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法，對凍土路基的水熱變化特性進(jìn)行分析；最后，基于水熱耦合效應(yīng)模擬了路基病害的發(fā)育過程，提出了凍土路基穩(wěn)定技術(shù)。　　《基于水熱耦合效應(yīng)的凍土路基穩(wěn)定性研究》可供從事多年凍土地區(qū)和季節(jié)凍土地區(qū)公路、鐵路及其他土建工程科研、設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)管理技術(shù)的人員參考，也可供高等院校、科學(xué)研究單位相關(guān)專業(yè)教師、研究人員及研究生參考。

書籍目錄

第1章 凍土地區(qū)筑路的工程地質(zhì)條件1.1 凍土及其物質(zhì)組成1.2 我國凍土的分布及特征1.3 凍土的公路工程分類1.4 我國公路凍土分區(qū)第2章 凍土路基典型病害形式及影響因素2.1 多年凍土地區(qū)路基不均勻變形2.2 多年凍土地區(qū)路基縱向裂縫2.3 季節(jié)冰凍地區(qū)路基凍脹、融沉與翻漿2.4 影響凍土路基穩(wěn)定性的因素第3章 凍土路基的溫度場3.1 伴有相變的路基非穩(wěn)態(tài)溫度場控制方程及數(shù)值求解3.2 凍土路基溫度場實(shí)際邊界條件的確定3.3 路基土熱參數(shù)3.4 多年凍土路基溫度場特性第4章 凍結(jié)土體的水分遷移動(dòng)力4.1 概述4.2 土體水分遷移試驗(yàn)系統(tǒng)4.3 封閉系統(tǒng)下凍結(jié)與融化過程中土體水分遷移動(dòng)力4.4 凍結(jié)條件下土體水分遷移聚冰試驗(yàn)4.5 凍結(jié)過程中水分遷移聚冰機(jī)制第5章 凍土路基的濕度場5.1 達(dá)西定律和質(zhì)量守恒原理5.2 凍土路基水分場控制方程及數(shù)值求解5.3 路基土體水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)5.4 多年凍土地區(qū)路基濕度場特性第6章 凍土路基的水熱變化特性6.1 試驗(yàn)路基的水熱變化特性6.2 試槽路基濕度一溫度一荷載耦合試驗(yàn)6.3 季節(jié)冰凍地區(qū)典型路基水熱特性現(xiàn)場測試第7章 凍土路基的應(yīng)力場與變形場7.1 凍土路基應(yīng)力場與變形場控制方程及數(shù)值求解7.2 凍土的力學(xué)參數(shù)7.3 凍結(jié)過程中的路基應(yīng)力場和變形場7.4 融化過程中路基應(yīng)力場和變形場第8章 基于水熱耦合效應(yīng)的凍土路基病害分析8.1 凍土路基水熱力耦合模型8.2 典型多年凍土路基水熱力耦合效應(yīng)分析8.3 青藏公路濕地路段縱向裂縫的數(shù)值模擬8.4 典型季節(jié)冰凍地區(qū)路基凍脹與融沉第9章 凍土路基穩(wěn)定技術(shù)9.1 多年凍土地區(qū)路基穩(wěn)定技術(shù)9.2 季節(jié)冰凍地區(qū)路基穩(wěn)定技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　多年凍土的發(fā)展、穩(wěn)定和退化過程，既依賴于目前正在發(fā)生的氣候變化過程，也取決于歷史上所歷經(jīng)的氣候條件。氣候轉(zhuǎn)暖無疑會(huì)對多年凍土區(qū)的地溫產(chǎn)生根本性的影響。這種影響滯后于氣溫的變化，而且隨之深度的增加，滯后期將越長，地溫的變化幅度也越小。不同周期氣溫波動(dòng)的影響深度和幅度也各不相同。凍土工程地質(zhì)特征的變化是多種自然因素和人類工程活動(dòng)等內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。氣溫變化引起凍土區(qū)地溫變化，導(dǎo)致多年凍土工程地質(zhì)條件發(fā)生改變，對路基的修筑和運(yùn)營期間的穩(wěn)定性將產(chǎn)生根本的影響。年平均氣溫是多年凍土存在的能量條件，隨著年平均氣溫的變化，凍土地溫隨之發(fā)生變化。某些地區(qū)的氣溫升高已使路基基底凍土地溫場向不穩(wěn)定的方向緩慢發(fā)展，未來氣溫如果持續(xù)升高，路基基底凍土地溫場在一定增溫幅度下將迅速向不利于路基穩(wěn)定的方向發(fā)展。夏季氣溫的升高使區(qū)域內(nèi)暖季的熱儲(chǔ)蓄量大為增加，凍結(jié)指數(shù)與融化指數(shù)差距減小，使得凍土受到干擾后恢復(fù)原來熱平衡的能力減弱?！　。?）氣溫對路基水穩(wěn)定性的影響　　氣溫的變化會(huì)使地溫發(fā)生變化，對路基濕度的影響具有周期的季節(jié)特征。溫度對路基水穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在路基凍結(jié)和融化過程中?！　《緛砼R后，氣溫逐漸降低，空氣中的冷能與地面發(fā)生熱交換，地面溫度首先降低。在氣溫持續(xù)降低的條件下，當(dāng)路基土體溫度降到0℃以下時(shí)，土體便從表層發(fā)生凍結(jié)。凍結(jié)過程中，未凍結(jié)土體中的水分向凍結(jié)鋒面遷移，使得凍結(jié)區(qū)的冰晶體越來越大。水分遷移量過大時(shí)會(huì)發(fā)生路基的凍脹隆起，發(fā)生不均勻變形。春季到來后，氣溫逐漸上升，地表溫度首先升高，當(dāng)溫度大于0℃時(shí)，表面土體開始融化，表層土體的水分在重力勢和溫度勢的作用下向凍融界面遷移。由于凍融界面不透水，使得路基表層土體含水率不斷增大，甚至達(dá)到飽和，導(dǎo)致路基承載力下降，在行車荷載的作用下容易出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象或不均勻融沉現(xiàn)象。　　……

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