冻土地层三维空间变异性表征及冻结帷幕温度特征值演化过程研究 |
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引用本文: | 王涛,马骏,周国庆,许大晴,季雨坤.冻土地层三维空间变异性表征及冻结帷幕温度特征值演化过程研究[J].岩石力学与工程学报,2022(10):2094-2108. |
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作者姓名: | 王涛 马骏 周国庆 许大晴 季雨坤 |
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作者单位: | 1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;2. 中国矿业大学力学与土木工程学院;3. 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(51604265);;中国博士后科学基金特别资助项目(2020T130700)~~; |
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摘 要: | 为表征冻土地层天然存在的三维空间变异性并阐明冻结帷幕温度特征值演化过程与统计规律,将冻土地层热学参数建模为三维空间随机场,提出用于不规则三维空间随机场离散的四面体单元局部平均法;引进体积坐标变换和高斯数值积分呈现了不规则三维四面体随机场单元协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法;构建考虑冻土地层三维空间变异性的冻结帷幕水热耦合随机分析模型,获得温度特征值动态演化过程与统计规律,讨论表征三维空间变异性的随机场相关结构模式对冻结帷幕温度特征值的影响。结果表明:提出的三维随机场四面体单元离散法能与有限元四面体单元离散法完美结合,随机场网格与有限元网格的对应关系清晰,易于随机有限元程序的编制;冻土地层热学参数的空间变异性对冻结帷幕温度特征值有显著影响,其中导热系数空间变异性影响最为强烈;不同三维随机场相关结构模式对冻结帷幕温度特征值影响程度存在差异,其中三角型模式影响最大,高斯型为中间值,指数型影响最小。
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关 键 词: | 土力学 冻土地层 空间变异性 随机场 局部平均 人工冻结法 冻结温度 |
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