气候变暖条件下多年冻土区公路路基变形稳定研究

发布时间：2021-05-19 18:40

　　随着西部大开发战略的深化推进以及国家“十三五规划”、“一带一路”等政策的陆续推出,可以预见未来几年乃至十几年,我国西部地区交通事业的建设将迎来新一轮高峰。而在西部山区分布大量的多年冻土,其中青藏高原分布的多年冻土就约占全国多年冻土总面积的80%。因此,在公路修建的过程中,由于受到线形指标等因素的影响,不可避免的要穿越一些多年冻土地区。与此同时,在全球气候变暖的大背景下,极端突变气候频发,而传统的冻土区公路设计并未考虑极端气候突变变暖（定义:文章题目表述的“气候变暖”指的是“短期内极端气候突变变暖”,以下及正文中简称为“气候变暖”）这一因素对路基的影响,而这一因素又是事实存在的。本文以2007、2008年在挪威、瑞典多年冻土地区发生的两例冬季极端气候突变变暖事件为依据,在研究冻土水-热-力三场耦合模型的基础上,采用现场调查、理论分析、数值模拟等研究方法,以新疆G580线和田至康西瓦公路工程为依托,选取多年冻土区一典型斜坡断面,采用COMSOL Multiphysics仿真软件分别考虑气候在短期内突变变暖5℃、10℃、15℃三种工况对该路基断面的温度场、水分场、应力场、位移场及路基的稳定性... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 冻土工程研究现状
        1.2.2 冻土路基冻融变形研究现状
        1.2.3 冻土路基水、热、力三场耦合研究现状
        1.2.4 考虑气候变暖对冻土路基变形稳定的影响研究现状
        1.2.5 研究现状评述
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究的内容
        1.3.2 技术路线
第二章 多年冻土区公路路基变形稳定特性分析
    2.1 多年冻土相关基础知识概述
        2.1.1 多年冻土的基本概念
        2.1.2 多年冻土的分布
    2.2 多年冻土区公路路基典型病害调查与成因分析
        2.2.1 多年冻土区公路路基典型病害调查
        2.2.2 多年冻土区公路路基病害成因分析
    2.3 多年冻土区公路路基稳定性的影响因素
        2.3.1 气候因素对路基稳定性的影响
        2.3.2 冻土内在因素对路基稳定性的影响
        2.3.3 工程因素对路基稳定性的影响
    2.4 本章小结
第三章 多年冻土路基水-热-力三场耦合模型研究
    3.1 概述
    3.2 基本假定
    3.3 基本方程
        3.3.1 伴有相变的路基瞬态温度场控制方程
        3.3.2 冻土路基水分场控制方程
        3.3.3 水热联系方程
        3.3.4 应力-应变方程
    3.4 三场耦合方程
    3.5 冻土路基水、热、力三场耦合关系
    3.6 本章小结
第四章 气候变暖条件下多年冻土公路路基变形数值分析
    4.1 概述
    4.2 数值模拟软件介绍
    4.3 依托项目工况简介
    4.4 模型的建立
        4.4.1 模拟对象的描述
        4.4.2 模型几何划分
        4.4.3 边界条件设置
        4.4.4 初始条件设置
        4.4.5 过程控制及模块组建
    4.5 计算结果分析
        4.5.1 温度场分析
        4.5.2 水分场分析
        4.5.3 应力场分析
        4.5.4 位移场分析
    4.6 本章小结
第五章 气候变暖条件下多年冻土公路路基稳定性分析及工程措施
    5.1 概述
    5.2 稳定性计算原理
        5.2.1 强度折减法原理简介
        5.2.2 路基边坡失稳的判别标准
        5.2.3 土体本构模型的确定
    5.3 路基模型建立与计算参数确定
        5.3.1 路基模型的建立
        5.3.2 计算参数的确定
        5.3.3 路基稳定性分析
    5.4 气候变暖条件下多年冻土路基稳定工程措施
        5.4.1 通风管路基
        5.4.2 片块石路基
        5.4.3 热棒路基
        5.4.4 隔热层路基
        5.4.5 遮阳板路基
    5.5 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表论文及参与项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]1960-2015年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气候变化的响应[J]. 姚作新,李秦,刘卫平,陶淘,孔婷.  干旱区地理. 2017(02)
[2]青藏铁路多年冻土区润湿地段斜坡路基温度与变形分析[J]. 张明礼,温智,薛珂,陈良致,李德生,高樯.  岩石力学与工程学报. 2016(08)
[3]冻土水热耦合方程及数值模拟研究[J]. 白青波,李旭,田亚护,房建宏.  岩土工程学报. 2015(S2)
[4]IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J]. 秦大河,Thomas Stocker.  气候变化研究进展. 2014(01)
[5]IPCC第5次评估报告问世[J]. 王绍武,罗勇,赵宗慈,闻新宇,黄建斌.  气候变化研究进展. 2013(06)
[6]多年冻土区路基变形规律分析[J]. 金莹,刘琳.  地下空间与工程学报. 2013(S1)
[7]冻融过程中土体水热力耦合作用理论和模型研究进展[J]. 宋存牛.  冰川冻土. 2010(05)
[8]基于损伤的冻土本构模型及水、热、力三场耦合数值模拟研究[J]. 朱志武,宁建国,马巍.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2010(06)
[9]基于温度场的冻土路基变形数值分析及对比[J]. 梁波,刘德仁,张贵生.  地下空间与工程学报. 2010(02)
[10]饱和正冻土水-热-力耦合作用的数值研究[J]. 武建军,韩天一.  工程力学. 2009(04)

博士论文
[1]中国极端气候事件的趋势特征与极值分布[D]. 蔡文香.对外经济贸易大学 2016
[2]高原多年冻土区公路路基稳定及预测技术研究[D]. 汪双杰.东南大学 2005

硕士论文
[1]青藏铁路冻土路基融沉可靠性研究[D]. 徐东升.兰州交通大学 2017
[2]多年冻土地区公路路基不稳定变形研究[D]. 柳波.长安大学 2015
[3]青藏铁路多年冻土路基可靠度研究[D]. 刘小慧.兰州交通大学 2015
[4]青藏铁路冻土路基变形规律研究[D]. 刘慧.西南交通大学 2011
[5]冻土水、热、力三场耦合关系及数值模拟研究[D]. 由明卓.北方工业大学 2010



本文编号：3196252