多年冻土区块碎石路基热-动力响应数值仿真研究

发布时间：2021-02-24 00:41

　　冻土是具有零温或负温的含有部分水冻结的土体、岩石、土壤等分散性材料的总称。冻土中的含冰量以及不同相态水的比例随着外界环境温度的变化将出现较为明显的改变,冻土的这一特性决定其力学和热学性能有较强的动态性和不稳定性。因此在多年冻土地区修筑铁路、公路等道路工程时,通常广泛采用块石结构类型的路基加强对冻土的冷却降温,防止冻土发生升温甚至出现融化,保护冻土路基热稳定性。但块碎石路基的位移变形有非连续和不均匀的特点,在动荷载的作用下这种特点更加突出。为此可以采用块体离散元的数值分析方法,该方法充分考虑了块体之间的相互接触作用并能有效地模拟多接触面的非连续介质的变形问题,可较为有效地对块石路基动力响应问题的进行模拟和研究。为此本文以青藏铁路工程中的块碎石路基为依托,基于碎石集料的室内三轴试验,验证了块体元法分析碎石集料力学问题的可行性。在此基础上,建立块碎石路基热—动力响应模型,以四个季节典型温度场为背景,借助块体元法分别分析了地震荷载和列车荷载作用下块碎石路基动力响应,对青藏铁路的安全运营以及在工程技术方面提供相关的参考依据。主要开展了以下几个方面的工作:（1）基于块体元法的计算原理,对块碎石集料... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

块体映射及检索

碎石三轴试验数值仿真验证 碎石三轴试验数值模型.1 模型建立为实现真实的数值模拟效果，建立正多面体棱柱实现对三轴试样模拟用王鹏程等[56]人的试验数据，建立外接圆直径为 15.25 cm，高为 30.5三十面棱柱体，根据两个级配区间(1.27 cm~2.54 cm 和 2.54 cm-3.81 c适当尺寸生成任意四面体单元实现对块碎石集料的模拟，并且在建好样的两端设置一定厚度加载垫块用以施加轴向力，得到的两个级配的模型如图 2-5 所示。运动方程图 2-4 计算循环示意图

说明围压的增长有利于提高集料的承载力强度。其原因是长使块体间的相互作用增强，作用于单元上的外力加大，集料的偏应提高。同一围压下不同级配的碎石集料，2.54 cm~3.81 cm 级配的集料度极值要比 1.27 cm~2.54 cm 级配的大，这是因为块体间的面与面间的随着块体粒径的增大而变大，块体单元上所承受的作用也就加强，集承载强度值也就变大。(a) 55.1 kPa (b) 103.4 kPa

【参考文献】：
期刊论文
[1]碎石集料变形机理的块体元数值试验分析[J]. 马正涛,李双洋,赵永春,李根.  冰川冻土. 2020(04)



本文编号：3048501