基于水熱耦合效應的凍土路基穩(wěn)定性研究

內容概要

　　《基于水熱耦合效應的凍土路基穩(wěn)定性研究》凍土路基的溫度場、濕度場及應力場的相互作用是極其復雜的熱力學、物理化學和力學的綜合問題，是引起路基病害的關鍵。《基于水熱耦合效應的凍土路基穩(wěn)定性研究》從凍土路基筑路的工程地質條件出發(fā)，對凍土路基的溫度場、濕度場、應力場和變形場進行研究；應用數(shù)值建模、室內試驗和現(xiàn)場測試相結合的方法，對凍土路基的水熱變化特性進行分析；最后，基于水熱耦合效應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?！　　痘谒疅狁詈闲膬鐾谅坊€(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、設計、施工和建設管理技術的人員參考，也可供高等院校、科學研究單位相關專業(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)筑路的工程地質條件1.1 凍土及其物質組成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 凍結土體的水分遷移動力4.1 概述4.2 土體水分遷移試驗系統(tǒng)4.3 封閉系統(tǒng)下凍結與融化過程中土體水分遷移動力4.4 凍結條件下土體水分遷移聚冰試驗4.5 凍結過程中水分遷移聚冰機制第5章 凍土路基的濕度場5.1 達西定律和質量守恒原理5.2 凍土路基水分場控制方程及數(shù)值求解5.3 路基土體水分運動參數(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 凍土路基的應力場與變形場7.1 凍土路基應力場與變形場控制方程及數(shù)值求解7.2 凍土的力學參數(shù)7.3 凍結過程中的路基應力場和變形場7.4 融化過程中路基應力場和變形場第8章 基于水熱耦合效應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9.1 多年凍土地區(qū)路基穩(wěn)定技術9.2 季節(jié)冰凍地區(qū)路基穩(wěn)定技術參考文獻

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的氣候條件。氣候轉暖無疑會對多年凍土區(qū)的地溫產生根本性的影響。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。不同周期氣溫波動的影響深度和幅度也各不相同。凍土工程地質特征的變化是多種自然因素和人類工程活動等內外因素共同作用的結果。氣溫變化引起凍土區(qū)地溫變化，導致多年凍土工程地質條件發(fā)生改變，對路基的修筑和運營期間的穩(wěn)定性將產生根本的影響。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)域內暖季的熱儲蓄量大為增加，凍結指數(shù)與融化指數(shù)差距減小，使得凍土受到干擾后恢復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，當路基土體溫度降到0℃以下時，土體便從表層發(fā)生凍結。凍結過程中，未凍結土體中的水分向凍結鋒面遷移，使得凍結區(qū)的冰晶體越來越大。水分遷移量過大時會發(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，當溫度大于0℃時，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，甚至達到飽和，導致路基承載力下降，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?！　　?/pre>








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