基于FLAC3D的季节冻土路基冻融变形分析

为了研究季节冻土路基温度场及变形场的动态变化规律,利用FLAC3D软件及内嵌的FISH语言,编写了路基计算参数随温度变化的程序,对兰新二线典型冻土路基的冻融变形问题进行了更准确的模拟分析。通过建立路基计算模型,对路基温度场与实测资料进行了对比分析,验证了模拟方法的有效性与可靠性;通过模拟不同高度的路基在冬、夏季时的冻融变形情况,得出路基高度H是影响冻土地区路基热稳定性的重要因素。研究表明:路基高度H不同,路基上各点的冻融变形随时间的变化规律相同,而变形量均不相同;冻融引起的路基表面和内部沿深度方向各点的变形差别很大;最后通过比较得到既符合路基稳定性又符合工程经济性的最佳路基高度,对冻土路基的设计和施工有一定指导意义。     

采控冷量维护冻土路基仿真系统的开发

为探求基于“主动冷却”思路维护青藏铁路冻土路基稳定并适应青藏铁路建设和运营“数字化”的要求 ,进行了采控冷量维护冻土路基数值仿真系统的开发 ,系统集成了多种不同的采控冷量布管方式 ,每种方式又分别考虑了不同水平的制冷参数 ,提供了自路基施工完成后 2 0年内的路基和地层温度场演变以及不同采控方式之间的相互比较 ,界面友好 ,结果表现直观 ,方便了决策参考     

季节冻土层下人工冻土墙温度场试验研究

文中研究季节冻土层对人工冻土墙温度场的影响。研究结果表明,季节冻土层有无及季节冻土层温度的不同对冻土墙轴面和界面交点处的温度存在影响。季节冻土层温度越低,人工冻土墙温度变化速率越快。随着季节冻土层温度的升高,人工冻土墙最终温度也有所升高,当无季节冻土层时人工冻土墙温度变化速率最慢。试验结果对利用天然冷能节省人工冻结耗能技术在实际工程中的应用具有一定的实用价值和指导意义。     

青藏高原多年冻土路基温度场公路空间效应的非线性分析

多年冻土路基温度场的公路空间效应包括路基尺度效应与路面结构效应。利用考虑冰水相变与水分迁移的热流传导等效参数模型,数值模拟公路路基不同高度、不同宽度、不同边坡坡度的尺度效应与公路沥青路面、水泥混凝土路面、砂砾路面的结构效应,分析高原多年冻土路基温度场的变化。结果表明,青藏高原多年冻土对公路空间效应反映敏感,路基尺度直接影响地基温度场的变化,路基高度、边坡坡度与地基吸热量呈负相关性,路基宽度与吸热量呈正相关性;在高原强太阳辐射环境下,沥青路面吸热对冻土地基温度场影响剧烈,沥青路面吸热量是砂砾路面的1.7倍左右。研究认为,与其它线状工程相比,公路宽幅路基、沥青路面热效应是多年冻土路基温度场改变的关键因素,未来青藏高原多年冻土区高速公路建设必须妥善处理因公路空间效应引起多年冻土地基升温融化而导致的工程稳定与安全运营问题。     

青藏铁路冻土路基多种治理方案试验效果分析

基于一些路基检测资料,对粒径改良路基、通风管路基、综合路基等五种路基的试验效果进行了对比分析,分析表明：粒径改良路基具有良好的冷量交换与热屏蔽双重作用,最后利用导热学与多孔介质理论,简单介绍了粒径改良路基温度场计算方法,并在此基础上给出了多年冻土地基融沉量的计算方法。     

青藏铁路北麓河试验段地温分布对比分析研究

考虑相变和全球气温升高的影响,利用数值分析方法,对青藏铁路目前惟一的L型支挡结构的温度场进行了数值模拟.通过建立路基温度场有限元模型,选取适当的边界条件、初始条件及热学计算参数,计算北麓河试验路基断面10 a内的地温变化情况,并与2 a的地温实际测试资料进行对比分析.冻土融化深度数值计算和实测数据吻合较好,反映地温对气温变化的滞后响应特性,表明计算模型是可信的,计算结果可供参考.未来10 a的数值计算结果表明：最大融深（或冻土上限）没有下降,表明冻土已经形成新的平衡,冻土上限稳定.可以预见该土工结构最终会达到一个稳定的热平衡状态,表明L型这种柔性支挡结构应用于多年冻土地区是适宜的.     

多年冻土非稳态温度场分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果.对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但是,只考虑了第一类边界条件.因此,有必要利用有限元软件同时考虑辐射、蒸发、换热等各种边界条件对冻土路基非稳态温度场进行分析.     

极坐标下变热工参数人工冻土温度场解析解

为优化冻结方案、准确掌握人工冻土温度场发展状况、处理紧急情况,需要了解变热工参数对人工冻土温度场的影响程度。人工冻土温度场的解析解便于分析不同热工参数的灵敏度。运用乘法、加法分离变量法推导出极坐标下人工冻土热工参数随温度变化的不同规律的非稳定导热方程解析解。变热工参数人工冻土温度场非稳定温度场的解析解可用来检验人工冻土温度场数值计算结果的准确性、收敛性与稳定性,还可以借鉴其数学上的结果用来启发发展各种计算技巧。     

冻土非稳态温度场有限元模拟分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果.对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但大多只考虑了第一类边界条件.本文利用有限元软件,同时考虑了辐射、蒸发、换热等各种边界条件,对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析,根据计算与实测结果的对比分析,从而有力地验证了本文采用有限元计算方法的可靠性,并且进一步根据计算与实测结果,对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析.     

多年冻土区黑色沥青路面公路路基吸热特征

为了研究冻土路基的吸热特征,对青藏高原多年冻土区的黑色沥青路面公路工程进行了现场试验监测。利用监测的地温数据,基于热传导理论计算分析了冻土路基的热量收支特征,并通过数值模拟研究了路基高度与宽度对热量收支的影响。研究结果表明:(1)路基的填筑会造成地基热量收支幅度减小,净吸热量较同深度的天然地层明显增大;(2)路基在当年10~12月以及翌年1~2月放热,在当年3~9月吸热,总体而言在一个完整的冻结融化周期内(一年)路基的累计吸热量大于累计放热量,净吸热量约为42.6 MJ/m²·a,路基的净吸热量在冻土上限以上的地层及路基填土中耗散约50%,以下占50%;(3)在路基高度一定的情况下,随着路基宽度的增大,地基的净吸热量也逐渐增大,但增加的幅度逐渐减小;(4)在路基宽度一定的情况下,随着路基高度的增大,地基的净吸热量逐渐减小。