一、多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究（论文文献综述）
李智明[1]（2021）在《基于复合混合物理论的冻土多场耦合研究》文中进行了进一步梳理众所周知,中国是世界上寒冷地区面积最大的国家之一,多年冻土区和季节性冻土区面积约占陆地总面积的75%。冻胀现象是冻土区经常遇到的问题,由于冻胀而引起工程的失事也数见不鲜。目前对冻胀现象的描述主要是基于连续介质力学框架下的多物理场耦合方法,该方法作为近年来的研究热点和学术前沿,备受国际各个国家学者和政府的关注。然而,由于计算能力和水平的限制及对冻胀机理的认识不足,仍有大量问题困扰着学者和各行工作者。考虑到目前存在的问题,有必要发展更一般、更全面的非饱和冻土多场耦合模型,这是非饱和冻土的新发展和新领域,也必将促进多场耦合理论在寒区实际工程中的应用。因此,本文面向寒区工程的建设与防护这一实际问题,以基础理论研究为主,综合数学、力学以及实际物理背景,改进传统的多物理场耦合方法,建立更精确的多场耦合模型,从而为寒区各类工程建设与防护等问题提供相应的理论基础。通过基础研究与试验验证,取得了如下研究成果:（1）以连续介质力学理论框架为基础,结合混合物理论与平均化方法推导得到了冻结状态下宏观尺度的多孔多相介质守恒方程,基于扩展熵不等式、平衡态限制、热力学定律、近平衡态条件推导得到了宏观尺度的多孔多相介质本构方程,综合守恒方程与本构方程,建立了基于复合混合物理论的多孔多相介质多物理场耦合理论框架。（2）对理论框架进行简化建立了非饱和冻土水-热-气-力四场耦合模型,所提出的耦合模型与传统耦合模型不同之处在于考虑了干空气迁移、水汽的运移、对流和压力诱导的液/汽通量、冰分凝准则、冰压力和弹塑性损伤本构方程,并以加权余量法对耦合方程进行离散,通过三角形单元型函数获得了有限单元法离散矩阵。（3）通过冻土三轴试验研究了不同试验条件土体的抗剪强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角等力学参数的变化规律,推导得到了弹塑性损伤本构方程并拟合了耦合模型中力学本构方程参数;通过核磁共振试验研究了不同试验条件土体的冻融特征曲线变化规律,基于毛管理论和和Gibbs-Thomson方程推导了具有物理意义的冻结特征曲线,并反演出融化特征曲线。（4）通过与单向冻结开放体系与封闭体系粘土试验、Mizoguchi砂土试验、两类“锅盖效应”试验、饱和冻土数值模拟的对比结果,对模型的有效性进行验证,着重研究了冻结过程中土体的温度场、水分场、应力场和位移场中场变量的变化规律。（5）对理论框架简化建立了考虑渗流的饱和冻土水热耦合模型,用以预测当存在地下水渗流情况下冻结法工程冻结帷幕的形成,通过Pimentel等人的大型模型试验对耦合模型的有效性进行了验证,并将耦合模型应用至哈尔滨二号线端头井冻结加固工程和哈尔滨地铁三号线联络通道冻结法工程中,计算了冻结帷幕交圈时间,为冻结法的施工提供了参考依据和理论基础。
丁宁[2]（2021）在《季冻区改良土路基抗冻效果试验及数值模拟研究》文中提出随着我国交通运输业的迅速发展,我国道路建设工程量日渐增长,超过半数的道路建设在我国寒冷地区,巨大的工程量意味着需要大量的土石方原材料,为满足对路基填料数量及稳定性的要求,需要新材料加入道路路基中。我国油页岩的储量丰富,其用于工业产生的废料数量庞大且难以处理,本着可持续发展原则,将其作为路基填土原材料与道路工程结合起来,并应用于我国季节性冻土地区,在保护环境的同时也可保持路基在低温环境下的稳定性。本文将油页岩废渣和粉煤灰两种废料掺入粉质黏土获得新型路基改良土,分析了季冻区路基病害产生的原因及保护方法,对不同配合比改良土的热学参数及其作为路基填料时的抗冻性能进行一系列试验研究,结合冻土路基水热耦合作用对改良土的实际应用进行数值模拟。具体试验内容如下:（1）在满足路基强度的前提下,选取五种配合比油页岩废渣-粉煤灰改良土,通过试验获得改良土导热系数、比热容的具体数值,以及在冻结和多次冻融循环等条件下热学参数的变化情况,分别选取抗冻性能最好和力学性能最好的改良土,对比粉质黏土做进一步的保温性能的研究。（2）在理论分析冻土路基水热耦合的基础上,研究道路病害产生的原因,结合物质连续性方程、能量守恒方程、本构方程和边界条件构建季节性冻土路基水热耦合数学模型,用以分析路基内部的液态水迁移、冰水相变和热量分布的变化情况,结合导热系数和比热容等热学基础参数,探究了不同配合比改良土抗冻性能的差异。（3）针对季节性冻土区路基所在的环境,模拟季节性冻土区路基顶底温度条件,使用课题组设计的路基土柱水-热-力耦合试验系统,对力学性能最佳组改良土和抗冻性能最佳组改良土进行室内冻结试验,设置粉质黏土对照组,采集土体内部各处温度、水分、应力和应变的数据,通过试验结果论证改良土抗冻性。其中抗冻性能最佳组改良土延缓了路基进入负温的时间,内部各部分土体温度更高,冻结深度减小,水分迁移和应力集中的情况更少。（4）结合季节性冻土区水热耦合数学模型和COMSOL Multiphysics软件,建立季节性冻土区水热耦合模型,结合室内土柱冻结试验验证模型计算结果的准确性。对粉质黏土、抗冻性能最好和力学性能最好的改良土作为路基材料进行数值模拟,预测长期的温度分布、水分迁移和冰水相变等情况,分析油页岩废渣-粉煤灰改良土作为路基材料的有益效果。
刘峰[3]（2021）在《车辆荷载作用下多年冻土路基稳定性分析》文中认为我国多年冻土主要分布于东北大、小兴安岭、松嫩平原北部和青藏高原等高山地带,总面积约2.15×106km2,其中青藏高原多年冻土面积约为1.4×106km2。青藏高原地理独特,气候条件特殊,以高温高含冰多年冻土为主。这类多年冻土热敏感性高、热稳定性差,更容易受季节更替的影响。青藏公路自通车以来,受青藏高原气温升高和人为扰动的影响,导致多年冻土上限逐渐下移,含冰层加速消融退化,加剧了沿线公路路基的破坏,对交通安全产生了一定影响。本文以青藏公路路基为研究对象,考虑了车辆荷载对路基长期稳定性的影响,研究了不同温度边界条件下多年冻土路基稳定性的演变特征。主要研究内容包括:首先,归纳了多年冻土路基的主要病害类型和影响多年冻土路基稳定性的因素;分析了稳态和非稳态条件下的冻土路基热传递方式,并考虑水分迁移,建立了水、热、力三场耦合有限元分析模型。其次,根据车辆荷载对路基的作用特点,建立了基于二自由度的车辆-路面耦合振动模型,并推导了车辆荷载的计算公式。最后,考虑气候变暖和车辆荷载对冻土路基长期稳定性的影响,利用ABAQUS建立了水、热、力三场耦合数值分析模型,研究了青藏高原未来50年升温2.6℃和限制本世纪末升温1.5℃条件下,多年冻土路基温度场和变形场的时效变化规律和特点。研究结果表明:（1）当未来50年升温2.6℃时,1月份路基融化核面积逐年增大,融化核内平均温度逐渐升高,冻结线逐渐下移,50年后路基中线处冻结线距离天然地表约5.7m;7月份路基的融化深度逐年增大,路基内温度整体升高,融化范围也逐渐增大。（2）当限制本世纪末升温1.5℃时,随着时间的推移,路基内温度大小和分布以及冻结线位置基本保持不变。（3）在车辆荷载和重力作用下,50年后路基顶面呈“凹”形。若未来50年升温2.6℃,50年后1月份和7月份路基的最大沉降量分别为18.13mm和18.52mm;如果将本世纪末升温控制在1.5℃时,50年后1月份和7月份路基的最大沉降量均为8.76mm,较前者分别下降了51.68%和52.69%。
杨昊[4]（2021）在《季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究》文中进行了进一步梳理近年来我国高速铁路建设发展迅猛,2014年建成通车的兰新高铁连接兰州与新疆,是世界上一次性建成通车最长的高速铁路线路,同时也是亚欧铁路的重要组成部分。兰新高铁的通车运营,形成辐射范围更广的西部铁路运输网路,极大便利西北地区人口的出行,带动西部经济发展。虽然我国高速铁路建设技术已经非常成熟,但是在运营过程中,还存在着一定的技术难题,特别是在青藏高原的冻土区域,环境恶劣,地理条件复杂,因此仍需结合路基冻胀的实际情况展开进一步的研究。本文以兰新高铁门源至浩门段冻胀非常严重的高填土路堤段为研究对象,通过现场调研、理论分析、试验研究及数值模拟等方式和手段,对线路冻胀特性及其规律进行研究。内容包括为期两年的冻胀观测,路基填料的冻胀特性试验,以及路基温度场、渗流场和变形场的研究。主要研究内容如下:（1）结合门源地区的气候环境条件,分析兰新高铁路基冻胀机理以及影响冻胀发展的因素。对门源至浩门段（K1934+969～K1935+969）路基冬期冻胀变形进行长期的观测,总结分析路基冻胀变形随着温度的变化规律。（2）在兰新高铁冻胀较严重的门源至浩门段选取有代表性路基段的路基填料进行常规土工试验,运用筛分法测定路基土的不均匀系数及曲率系数,判定该土体级配;运用烘干法测定路基土的含水率;采用击实试验测定其最优含水率和最大干密度。（3）结合路基土土工试验结果进行相应的冻胀试验,首先是研究温度梯度作用下路基填料试件内部温度场的变化,以及冻结过程中试样冻胀量的变化情况;其次是分析不同含水率土柱试样冻结完成后的水分迁移情况;最后分析压实度为90%时不同含水率试件经多次冻融循环后,冻胀变形随试件冻结次数的变化规律。（4）首先从理论的角度进行了冻土温度场、渗流场和应变场的耦合方式的分析,然后运用有限元分析软件comsol对冻土路基水-热-力进行三场耦合数值模拟,分析了冻结过程中路基结构温度场随时间推移的变化规律,路基内水分迁移随冻结程度的加深而变化的规律,以及冻结过程中冻胀量的变化规律。（5）分析总结了目前使用较多的冻胀处理措施及效果,并结合本研究的沉降观测、冻胀试验以及数值模拟分析的研究成果,研究开发了路基边坡防水、路基排水排湿以及路基加热保温的的新措施,有效地提高了路基的冻胀防治效果。
师利君[5]（2021）在《新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究》文中研究表明人类工程活动和全球气温逐年上升破坏了冻土边坡的原有的热稳定性,使冻土边坡工程面临着严重的冻胀、融沉和滑塌威胁。然而,目前工程建设中常采用的L型挡墙和框架预应力锚杆等传统支护结构只是被动的增强边坡约束,并不能改变冻土热稳定性受到扰动的事实,无法从根本上解决问题。为此,基于“主动冷却,保护冻土”设计理念,研发了既可以通风降温抬升多年冻土上限,又能够支护锚固维持边坡稳定性的新型框架通风锚杆,围绕新型框架通风锚杆与土体之间相互作用的热学和力学问题,采用理论、数值和试验相结合的研究手段,给出了新型框架通风锚杆的设计指标。具体内容如下:（1）从多年冻土热融滑塌本质出发,利用自然通风机理、碎石热半导体和热屏蔽效应,提出一种集通风降温、支挡锚固及减胀减震于一体的新型框架通风锚杆。（2）对新型框架通风锚杆的热学和力学工作机理进行了理论分析。推导了自然对流效应下空气侵入量与温差及碎石铺设半径的关系式;给出了新型锚杆带入边坡的冷量计算公式,并计算得到了新型锚杆作用下边坡冻融交界面轴向抬升量;分别建立了冻结和融化过程中新型框架通风锚杆与土体协同工作的简化计算模型,给出了新型锚杆在冻融作用下的内力计算公式。算例分析表明:新型框架通风锚杆具有良好的通风降温效果,不仅能够抬升边坡冻融上限,还能够起到支挡锚固,减轻框架冻胀力的作用。（3）为了验证所提出简化计算模型的合理性,并进一步认识新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学特性,基于相似理论,设计并开展了相似比为1:10的新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡室内试验。对比分析了冻融过程中边坡不同位置处温度和水分的分布规律,并对冻融过程中新型框架通风锚杆内力进行研究。试验结果表明:在一个冻融周期内,坡内土体温度及水分变化与气温变化相比,存在滞后效应。新型通风锚杆对周围土体降温效果显着,支护效果明显。同时,将理论计算结果与试验值对比,验证了理论计算的正确性。（4）为更直观地认识新型框架通风锚杆支护边坡机理,建立了新型框架通风锚杆支护边坡的冻胀和融沉固结耦合控制方程,通过伽辽金法对控制方程进行离散,推导得到其有限元格式,并编制了多场耦合分析软件。将软件计算结果与模型试验实测值对比,验证了所编制程序的可靠性。数值计算结果表明:新型锚杆周围土体温度在锚杆通风段呈现波浪形分布,随着冻融次数的增多,锚杆周围低温区域不断扩大,边坡内部温度分布也更加稳定,支护结构内力在冻结期大于融化期,与试验结果规律一致。
魏盛昊[6]（2020）在《冻融作用下路基填土力学特性及变形预测研究》文中研究指明我国的青藏高原及中北部地区为冻土的主要分布区域。近年来,我国多年冻土区高速公路的建设速度在逐渐加快,然而由于多年冻土易随温度的升降产生明显的冻融变化,多年冻土区公路路基受到的冻胀融沉等病害问题十分严重。随着温度周期性的变化,路基不断经历冻融循环,导致路基填土和活动层中的土颗粒产生了新的排列方式和结构连接,从而改变了土体的力学性质。与此同时,公路的建设活动改变了冻土内部的水热平衡状态,引起冻土内部温度的上升以及冻土上限的提高,影响路基的稳定性。本文针对多年冻土区路基填土力学特性的变化及路基未来发生变形的预测进行了研究。所得结论如下:（1）通过不固结不排水三轴剪切试验（UU试验）,研究含水率、围压、冻融循环次数的影响,分析了单因素下冻融循环对抗剪强度、应力-应变曲线、弹性模量以及抗剪强度指标的影响。结果表明:在冻融作用下,土体应力-应变曲线不会改变反映形式,弹性模量和抗剪强度在7次冻融循环后,都达到最小值,土的黏聚力则不断减小,而冻融循环对内摩擦角的影响不显着。（2）基于正交试验,采用直观分析法和方差分析法,研究了冻结温度、冻融次数、压实度、围压和含水率等影响因素及其之间的交互作用,对填土力学特性影响的显着性程度。结果表明:压实度、含水率以及围压与冻结温度之间的交互作用对填土力学特性的影响最为显着。（3）通过室内冻胀融沉试验,分析了不同含水率、干密度、荷载条件下,土体融沉系数和冻胀率的变化规律,并建立了稳定冻胀率与稳定融沉系数预测模型。结果表明:融沉系数与冻胀率随含水率的增大都呈线性增大,冻胀率随干密度的增大表现为先增大后减小,随荷载的增大呈线性减小,融沉系数变化与之相反。（4）通过建立考虑孔隙冰含量、土体负温与水分迁移之间动态平衡关系的冻土水热耦合模型,研究了多年冻土区路基温度场的分布特征,并结合稳定融沉系数与稳定冻胀率的研究成果,预测了路基的长期变形。结果表明:路基中心处15年内的累积变形量为101mm,路肩累积变形量达到97mm,两者的长期变形基本一致。
张传峰[7]（2020）在《复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究》文中提出我国青藏高原多年冻土研究早在青藏铁路及公路建设过程中就逐步展开,经过近几十年的发展,对于多年冻土区铁路路基及低等级公路路基的变形问题已经有较为成熟的理论及防治措施。但随着西部大开发不断深入,经济建设需求不断增加,在多年冻土区修建高速公路必将成为常态化。多年冻土造成路基冻胀融沉及变形的不稳定性与高速公路建设高标准之间的矛盾异常突出,尤其是复杂水热环境下冻土沼泽区路基变形的防治问题已经成为新的难题。而公路路基和铁路路基存在一定的差异,所以不能照搬青藏铁路关于路基变形及防治的一些研究成果,需要研究出适用于高速公路多年冻土区的理论和防治措施。本文针对共玉高速公路冻土沼泽区复杂水热环境导致的路基变形问题,以“共玉高速公路冻土沼泽地段路基关键技术研究”项目为依托,以共玉高速冻土沼泽区路基为研究对象,采用现场调查、室内试验、变形监测和数值模拟等手段,进行了以下几个方面的研究:1、冻土沼泽区复杂水热环境成因研究。多年冻土区冻土沼泽形成时存在一种天然的水热平衡,这种水热平衡对保护多年冻土是有利的。然而高速公路的修建势必会破坏原来的水热平衡体系,进而形成新的更为复杂的水热环境。本文通过对共玉高速沿线冻土沼泽区的分布及其工程地质分区特征分析,同时结合气候、太阳辐射、地形地貌、地层岩性、水文地质等影响水热环境的因素,进而更加深入地从复杂水文地质环境、复杂融区水热环境、复杂工程建设环境等方面分析了复杂水热环境的成因。进而得出复杂水热环境成因主要是由于水、热、工程建设等综合因素所致,这种复杂的水热环境导致路基变形特征的独特性。2、冻土沼泽区路基变形特征研究。复杂的水热环境加剧了路基的冻胀融沉,对路基的稳定性具有很大的影响。为了准确研究水热环境对路基变形特征的影响,通过对既有G214及共玉高速路基病害调查,并结合各病害分布特征,深入分析复杂水热环境下共玉高速路基变形的影响因素、过程及类型特征。得出路基变形特征主要表现为路基沉陷、不均匀沉降、边坡失稳等,为了规避这种变形（病害）就需要对内在变形机理进行深入研究。3、冻土沼泽区路基变形机理研究。地基土和路基填料组成了新的路基结构,这种结构在构建新的水热平衡时就会产生强烈的冻融现象,而这种冻融现象又会产生大量的路基病害。根据在复杂水热环境下路基填料的颗粒分析试验、易溶盐试验、击实试验、毛细管水上升高度试验、渗透试验、冻胀特性试验、冻融循环试验;以及地基土的冻胀试验、颗粒分析试验、液塑限试验、融沉特性试验的基础上,从路基填料和地基土这两个微观方面深入分析了路基的冻融特性。同时,为了准确研究水热环境改变对路基地温场变化以及路基变形的影响,通过路基地温场及位移监测,采集公路建设各阶段路基地温场及变形监测值,深入分析复杂水热环境下监测断面的路基地温场和沉降变形的相关性。结合以上两个方面的研究,并从力学角度深入分析了产生路基变形的水分迁移、温度场效应及冻融循环理论,进而总结出复杂水热环境下冻土沼泽区路基变形机理。为科学有效的采用变形防治措施提供了理论依据,对冻土沼泽区公路建设具有指导意义。4、冻土沼泽区路基变形防治措施研究。原G214线在建设和运营过程中,出现一系列的路基病害,针对不同的路基病害也采用了很多防治措施,这些措施最核心的目的就是解决水热平衡问题,人为快速地使路基和天然土体以及周边环境进行融合,构建新的平衡,进而减小水热交换对路基的破坏。目前常用单一的或简单的复合路基防治措施只能片面地解决复杂水热环境的某个方面,不能完全适应复杂水热环境的要求,故而需要研究出适应复杂水热环境的一套综合整治措施。本文结合复杂水热环境的成因、路基变形特征、路基变形机理等研究成果,提出7种防治措施,并详细分析这7种防治措施的特点以及可以解决的问题。再通过数值模拟对比分析这7种防治措施的效果,进而研究出一套适用于共玉高速冻土沼泽区的路基变形的防治措施。新提出的热棒+保温板+遮阳板+片石路基+砂垫层综合防治方案,更好地适应了共玉高速冻土沼泽区建设环境,既解决了路基热量问题又解决了路基排水问题,对于复杂水热环境下路基变形控制具有显着效应,能明显提升冻土沼泽区多年冻土上限,降低路基累积沉降量,解决了冻土沼泽区复杂水热环境问题。本措施成功应用于共玉高速路基变形防治工程,具有重要的现实意义。通过以上4个方面的研究,掌握了共玉高速冻土沼泽区复杂水热环境的成因,研究了复杂水热环境下路基的变形特征及变形机理,提出了新的综合防治措施。本研究成果对多年冻土沼泽区高速公路的建设和安全运营有较大的指导和借鉴意义,社会和经济效益显着。
郭嘉琪[8]（2020）在《高速铁路季节性冻土路基冻融变化规律研究》文中研究指明随着我国高速铁路的蓬勃发展,人们对于高铁运行平顺性与稳定性的要求也逐渐提高,目前制约我国高速铁路发展的主要问题之一是季节性冻土区路基的冻害问题,人们对于高铁路基在冻融循环期间温度场、含水率以及冻胀量随时间变化规律认识不足导致无法采取有效的防治措施从根源上解决冻害问题。因此,有必要对季节性冻土区高速铁路路基进行冻融规律研究。本文以哈（哈尔滨）大（大连）高速铁路冻融监测项目为工程背景,采用冻害因素理论分析、监测数据的对比与分析以及数值模拟三种方法相结合的方式,对季节性冻土区高铁路基冻融规律进行研究,主要研究成果如下:（1）对哈大高速铁路沿线的地形地貌、环境条件、水文特征进行调查,结合前人研究结果分析归纳哈大高铁冻胀因素（水分、温度、荷载以及土体的性质）,并对各个因素作用机理进行分析。（2）以哈大高铁冻融监测项目为依托,选择典型监测位置以及监测断面,通过对现场监测数据进行对比、分析,得出路基不同监测点位,不同监测深度处地温、含水率、冻胀量在冻融过程中的变化规律。（3）基于FLAC3D软件温度板块热传导计算原理,确定能量传递的控制方程以及热力耦合方程。采用摩尔-库伦模型,设置其初始状态并对边界进行约束,对各土层热物理学参数进行标定,建立季节性冻土区高铁路基热力耦合分析模型,将运行计算结果与理论及监测分析结果进行对比,验证了监测分析结果中冻土路基温度场、变形场在冻融期间变化规律的真实性,也反映了所建模型的可靠性。（4）分析季节性冻土区高铁路基冻害防治措施,结合哈大高速铁路现场冻害治理措施以及冻融规律研究结果,对路基冻害治理给出相关建议。
林园榕[9]（2020）在《北京越冬基坑水平冻胀演化规律及防冻胀措施研究》文中进行了进一步梳理近年来,由于基坑工程复杂多变,位于季节性冻土区的基坑可能会因为施工时间过长而出现越冬的情况。然而,基坑支护一般为临时性工程,在设计中往往忽略冻胀的影响,因此事故频发。在冻胀影响中水平冻胀力的作用最为明显,但关于越冬基坑水平冻胀特性的研究成果较少。论文通过对位于北京昌平区的试验基坑开展现场监测试验,研究了越冬基坑冻结过程中土体的水分水平迁移规律和冻胀特性,并结合支护结构内力监测结果分析了基坑变形的变化特征;同时通过Comsol Multiphysics有限元软件建立越冬基坑水-热-力耦合模型,并通过数值模型分析了不同措施抑制水平冻胀力的效果,提出了有效的抑制水平冻胀力措施。通过上述研究,得到如下重要结论:（1）在越冬期,基坑土体发生冻胀时,由于温度梯度的作用引起土壤水势变化而导致土壤内部水分迁移,土体中水分从未冻结区迁移至冻结区,同时远离基坑坑壁土体中的水分向基坑坑壁方向迁移,基坑土体冻结是竖向水分迁移和侧向水分迁移的共同作用。（2）土体侧向水分迁移引起的水平冻胀作用引起了桩顶水平位移和护坡桩水平位移的变化,最终在冠梁顶部形成裂缝;与未产生冻胀作用时相比,三个研究区域在冻结期间最大桩顶水平位移分别增大了14.6倍、15.6倍和10.7倍,桩体最大水平位移分别增大了7.2倍、8.6倍和6倍。（3）越冬期间,锚杆拉力明显增大,与初始拉力相比,三个研究区域锚杆拉力分别增大了1.4倍、0.786倍和0.259倍,这将影响基坑支护结构的稳定。（4）与不补水条件工况相比,补水条件工况在水平方向的变形更大,应考虑设计合理的排水措施来减小土体的水平冻胀;刚度条件是越冬基坑桩顶水平位移的重要影响因素,刚度越大的桩锚支护结构对基坑的约束作用更大,能有效减小基坑的水平冻胀变形。（5）桩锚支护段锚杆拉力远大于土钉墙支护段土钉拉力,即土钉墙支护段土钉对基坑土体的约束作用小于桩锚支护段锚杆的约束作用,其中位于地坪以下3m处的第一道土钉所受的拉力更大。（6）当越冬基坑顶部铺设厚度为4cm的草帘、EPS保温板和XPS保温板时,最大水平冻胀力分别为93k Pa、65.6k Pa、61k Pa;对比分析发现草帘的保温效果较弱,铺设保温层可以有效削弱水平冻胀力对基坑支护结构的作用。（7）当越冬基坑顶部铺设厚度为2cm、4cm和6cm的同种保温材料时,发现冻结深度、桩体水平位移和水平冻胀力均会随着保温层材料厚度增加而减小;当铺设厚度为2cm、4cm和6cm的聚苯乙烯保温板时,最大水平冻胀力较未设置保温层措施时分别减少55.6%、76.4%、85.3%。（8）当越冬基坑顶部换填深度为0.5m和1.0m的砂土和深度为0.5m和1.0m的砂砾土时,最大水平冻胀力分别为226k Pa、127k Pa、186k Pa、108k Pa;最大水平冻胀力较未设置防冻胀措施时分别减少约17.8%、53.8%、32.4%、60.7%;其中换填深度为1.0m的砂砾土时效果最好。（9）相较铺设保温层措施和表层换填两种措施而言,在越冬基坑表层铺设保温层的防冻胀效果更加明显有效,且在实际工程中更加经济实用和便于操作,因此推荐在实际工程中使用。
张翻[10]（2020）在《冻土热参数非线性变化和水分迁移对温度场的影响研究》文中研究说明在冻结过程中,冻土导热系数、比热容、潜热等热参数是非线性变化的。通过分析冻土热参数在不同温度条件下的发展规律,利用归一化方法得到能够描述冻土热参数变化规律和冻土冻结程度的函数,并利用该函数得到了冻土热参数的计算公式。在冻结过程中,土体内部将发生水分迁移,其结果是,冻土内部的水分和热参数发生重新分布,并且最终影响冻土温度场的发展。在分别考虑冻土热参数非线性变化和水分迁移影响情况下,利用数值模拟软件ABAQUS进行了温度场模拟,并对模拟结果进行了研究,并提出了一种更符合实际情况的冻土温度场修正计算方法。为此,本文做了如下工作:（1）假设土颗粒彼此间正交排列,而且土颗粒的接触面为球缺接触,由此建立了等效球缺接触的土骨架模型。负温环境下,远离土颗粒表面的自由水最先冻结成冰核,并随着温度的逐渐降低,冰核最终发展成为贯通的冰骨架。基于土—水—冰三相体间热传递不同的界面效应,提出了一个热传递复合物理模型。根据复合传热模型和土骨架模型建立了冻土导热系数的复合计算模型。（2）基于测试的不同温度条件下的冻土热参数,通过分析热参数在不同温度条件下的变化情况,得到单位温度梯度下冻土热参数的变化率情况。利用归一化方法对冻土热参数的变化率进行处理,并拟合得到热参数变化的数学表达式。并且通过函数表达式可反向计算得到不同温度条件下热参数。（3）冻土中水分迁移的驱动力由常温土体的基质吸力和冰水间作用力共同组成。通过非饱和土体的土水特征曲线和广义Clapeyron方程可以求解冻土中水分迁移的驱动力,利用静力学分析冻土未冻水在冻结锋面迁移的边界条件和平衡条件,建立计算水分迁移量的数学计算式。分析并计算水分迁移对冻土导热系数、比热容和潜热参数的影响。（4）基于热参数的非线性变化和水分迁移对冻土热参数的影响,分别设计单管冻结模拟试验和竖井开挖模拟试验,并利用数值模拟软件ABAQUS对其进行模拟,根据模拟结果分析热参数非线性变化和水分迁移对冻结温度场的影响。在此基础上,基于水分迁移对冻结温度场的影响,对温度场计算式进行修正。
二、多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究（论文提纲范文）
（1）基于复合混合物理论的冻土多场耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 土体冻结及冻胀试验研究 |
| 1.2.2 土体冻结及冻胀模型研究 |
| 1.2.3 复合混合物理论研究 |
| 1.2.4 人工冻结帷幕预测研究 |
| 1.3 国内外研究存在的不足及亟待解决的问题 |
| 1.4 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 冻结状态下多孔介质复合混合物理论的改进 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平均化方法 |
| 2.2.1 代表体积单元 |
| 2.2.2 平均化定理 |
| 2.2.3 一般方程的平均化 |
| 2.2.4 运动方程 |
| 2.3 非饱和冻土宏观尺度平衡方程 |
| 2.3.1 质量守恒方程 |
| 2.3.2 线动量守恒方程 |
| 2.3.3 能量守恒方程 |
| 2.3.4 熵不等式 |
| 2.4 宏观本构方程的确定 |
| 2.4.1 独立变量的选取 |
| 2.4.2 熵不等式的扩展 |
| 2.4.3 平衡态的限制 |
| 2.4.4 近平衡态过程 |
| 2.4.5 广义Darcy定律 |
| 2.4.6 广义Fick定律 |
| 2.4.7 广义Fourier定律 |
| 2.4.8 土骨架的应力与总应力 |
| 2.4.9 土骨架和流相的密度 |
| 2.4.10 潮湿空气的压力 |
| 2.4.11 吸附平衡 |
| 2.4.12 Clapeyron方程 |
| 2.5 闭合场方程系统 |
| 2.5.1 闭合场质量守恒方程 |
| 2.5.2 闭合场动量守恒方程 |
| 2.5.3 闭合场能量守恒方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 非饱和冻土多场耦合模型的建立与求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非饱和冻土多场耦合模型的建立 |
| 3.2.1 基本假设 |
| 3.2.2 水分场质量守恒方程 |
| 3.2.3 干空气质量守恒方程 |
| 3.2.4 能量守恒方程 |
| 3.2.5 动量守恒方程 |
| 3.2.6 冰透镜体形成准则 |
| 3.3 非饱和冻土多场耦合模型的求解 |
| 3.3.1 数值模拟原理 |
| 3.3.2 弱形式方程的求解 |
| 3.3.3 有限单元法方程的转变 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非饱和冻土本构模型参数试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冻土三轴试验 |
| 4.2.1 试样制备与设计 |
| 4.2.2 试验设备 |
| 4.2.3 试验结果分析 |
| 4.2.4 弹塑性损伤本构模型的建立 |
| 4.3 核磁共振试验 |
| 4.3.1 概述 |
| 4.3.2 核磁共振基本原理 |
| 4.3.3 试验设计 |
| 4.3.4 试验结果分析 |
| 4.3.5 冻融特征曲线的推导 |
| 4.4 冻胀试验 |
| 4.4.1 试验设备 |
| 4.4.2 试验方案设计 |
| 4.4.3 试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 冻土多场耦合数值模拟分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 封闭体系粉质粘土多场耦合数值模拟 |
| 5.2.1 概述 |
| 5.2.2 封闭体系粉质粘土温度场 |
| 5.2.3 封闭体系粉质粘土水分场 |
| 5.2.4 封闭体系粉质粘土位移场 |
| 5.3 开放体系粉质粘土多场耦合数值模拟 |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 开放体系粉质粘土温度场 |
| 5.3.3 开放体系粉质粘土水分场 |
| 5.3.4 开放体系粉质粘土位移场 |
| 5.4 MIZOGUCHI试验多场耦合数值模拟 |
| 5.4.1 概述 |
| 5.4.2 Mizoguchi试验砂土水分场 |
| 5.4.3 Mizoguchi试验砂土温度场 |
| 5.5 两类“锅盖效应”数值模拟 |
| 5.5.1 概述 |
| 5.5.2 两类“锅盖效应”水分场 |
| 5.5.3 两类“锅盖效应”温度场 |
| 5.6 饱和冻土多场耦合数值模拟 |
| 5.6.1 概述 |
| 5.6.2 饱和冻土水分和温度场 |
| 5.6.3 饱和冻土位移场 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 多场耦合理论在冻结法工程中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 饱和人工冻土水热耦合模型建立 |
| 6.2.1 基本假设 |
| 6.2.2 温度场控制方程 |
| 6.2.3 水分场控制方程 |
| 6.2.4 水热耦合模型验证 |
| 6.3 哈尔滨地铁二号线盾构始发端头加固 |
| 6.3.1 工程概况 |
| 6.3.2 施工方案设计 |
| 6.3.3 端头井冻结法加固数值模拟 |
| 6.4 哈尔滨地铁三号线联络通道冻结加固 |
| 6.4.1 工程概况 |
| 6.4.2 施工方案设计 |
| 6.4.3 联络通道冻结法施工数值模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）季冻区改良土路基抗冻效果试验及数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 油页岩废渣的综合利用及改良土发展现状 |
| 1.3.2 寒区路基土防冻害保护措施 |
| 1.3.3 水热耦合方程研究现状 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 季冻区路基水热耦合模型及热学基础 |
| 2.1 水热耦合作用综合分析 |
| 2.2 路基水分场方程及求解原理 |
| 2.2.1 达西定律 |
| 2.2.2 质量守恒原理 |
| 2.2.3 瞬态饱和流 |
| 2.2.4 瞬态非饱和流 |
| 2.2.5 路基水分场控制方程 |
| 2.3 路基温度场控制方程及求解原理 |
| 2.3.1 温度场 |
| 2.3.2 温度梯度 |
| 2.3.3 傅里叶定律(Fourier定律) |
| 2.3.4 路基温度场控制方程(导热微分方程) |
| 2.4 路基土水热耦合方程组 |
| 2.4.1 温度场耦合水分含量控制方程 |
| 2.4.2 水分场耦合温度控制方程 |
| 2.5 导热系数定义及热学基础 |
| 2.6 比热容定义 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 油页岩废渣-粉煤灰改良土传热参数试验 |
| 3.1 油页岩废渣-粉煤灰改良土原材料的基本性质 |
| 3.1.1 油页岩废渣-粉煤灰土原材料的物理化学性质 |
| 3.1.2 原材料的颗粒分析 |
| 3.1.3 原材料的液塑限指标 |
| 3.1.4 原材料的微观结构 |
| 3.2 配合比初拟及传热参数试验试件制备 |
| 3.3 导热系数试验及分析 |
| 3.3.1 导热系数测定试验仪器及试验过程 |
| 3.3.2 不同条件下改良土导热系数测定与分析 |
| 3.3.3 结果分析 |
| 3.4 比热容试验及结果分析 |
| 3.4.1 比热容的测定仪器及试验过程 |
| 3.4.2 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 室内土柱水-热耦合试验 |
| 4.1 室内水热耦合试验装置介绍 |
| 4.2 试验方案 |
| 4.3 试验土柱制备 |
| 4.4 试验步骤 |
| 4.5 试验数据分析及处理 |
| 4.5.1 粉质黏土冻结过程试验数据分析 |
| 4.5.2 力学性能组改良土冻结过程试验数据分析 |
| 4.5.3 热学性能组改良土冻结过程试验数据分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 季冻区改良土应用效果数值模拟 |
| 5.1 基于COMSOL软件二次开发的水热耦合数值模拟 |
| 5.1.1 COMSOL Multiphyscis软件介绍 |
| 5.1.2 水热耦合数值模型求解及验证 |
| 5.2 季冻区改良土应用效果数值模拟 |
| 5.2.1 工程概况 |
| 5.2.2 几何模型及物理参数 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.2.4 模型计算初始值 |
| 5.2.5 数值模拟结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）车辆荷载作用下多年冻土路基稳定性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 多年冻土路基病害分析 |
| 2.1 多年冻土路基病害类型 |
| 2.2 多年冻土路基稳定性影响因素 |
| 2.2.1 外部气侯因素 |
| 2.2.2 冻土内在因素 |
| 2.2.3 工程特征和车辆荷载 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 多年冻土路基水热力三场耦合研究 |
| 3.1 热传递的基本方式 |
| 3.2 多年冻土路基温度场控制方程 |
| 3.2.1 稳态温度场控制方程 |
| 3.2.2 非稳态温度场控制方程 |
| 3.3 多年冻土路基水热力三场耦合研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 车辆-路面耦合研究 |
| 4.1 车辆荷载的简化 |
| 4.2 车辆-路面耦合数学模型 |
| 4.3 车辆-路面耦合的影响因素 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 多年冻土路基温度场数值模拟与分析 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 温度场有限元数值模型建立 |
| 5.3 模拟结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 车辆荷载作用下多年冻土路基稳定性分析 |
| 6.1 变形场有限元数值模型建立 |
| 6.2 模拟结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土研究现状 |
| 1.2.2 温度场研究现状 |
| 1.2.3 渗流场研究现状 |
| 1.2.4 冻土耦合场研究现状 |
| 1.3 本文研究内容、方法及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法和技术路线 |
| 第二章 兰新高速铁路路基冻胀区段冻害分析 |
| 2.1 兰新铁路工程概况 |
| 2.1.1 工程简介 |
| 2.1.2 地理条件 |
| 2.1.3 地质水文情况 |
| 2.1.4 天气状况 |
| 2.2 兰新铁路冻害成因分析 |
| 2.2.1 冻害机理分析 |
| 2.2.2 冻胀影响因素分析 |
| 2.2.3 兰新铁路冻害成因 |
| 2.3 冻胀情况调研 |
| 2.3.1 调研方法设计 |
| 2.3.2 冻害实地调研 |
| 2.3.3 数据统计和分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 路基填料冻胀特性试验研究 |
| 3.1 路基填料的土工常规试验 |
| 3.1.1 路基填料的颗粒级配分析 |
| 3.1.2 路基填料的含水率分析 |
| 3.1.3 路基填料的击实试验 |
| 3.2 冻结深度试验研究 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试件制备 |
| 3.2.3 温度场观测结果 |
| 3.2.4 冻胀变形结果分析 |
| 3.3 试件水分迁移试验 |
| 3.3.1 试验方案 |
| 3.3.2 试验设备 |
| 3.3.3 结果分析 |
| 3.4 基于冻融循环的试件变形研究 |
| 3.4.1 试验方案 |
| 3.4.2 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 路基冻胀的水-热-力耦合模拟分析 |
| 4.1 路基结构水-热-力分析理论 |
| 4.1.1 温度场控制方程 |
| 4.1.2 水分场控制方程 |
| 4.1.3 水-热两场的耦合 |
| 4.1.4 路基结构水-热-力三场耦合 |
| 4.2 有限元模型建立 |
| 4.2.1 COMSOL软件介绍及模块选择 |
| 4.2.2 基本假定 |
| 4.2.3 路基模型的建立 |
| 4.2.4 边界条件的确定 |
| 4.3 模拟结果分析 |
| 4.3.1 路基温度场结果分析 |
| 4.3.2 路基水分迁移结果分析 |
| 4.3.3 路基冻胀变形结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高速铁路路基冻胀防治措施 |
| 5.1 路基冻害防治原则 |
| 5.2 路基冻胀总体整治措施 |
| 5.2.1 换填法 |
| 5.2.2 保温隔热防治法 |
| 5.2.3 注盐法 |
| 5.3 路基冻胀防治设备及工艺研究开发 |
| 5.3.1 边坡防渗设计 |
| 5.3.2 路基排水排湿装置设计 |
| 5.3.3 路基加热装置 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状综述 |
| 1.2.1 冻土边坡研究现状 |
| 1.2.2 冻土区通风管技术研究现状 |
| 1.2.3 冻土地区块碎石护坡研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文研究的主要内容和技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本文创新点 |
| 第2章 新型框架通风锚杆支护结构的提出及其技术原理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 新型框架通风锚杆的研究背景 |
| 2.3 新型框架通风锚杆的构造及施工工艺 |
| 2.4 新型框架通风锚杆的结构特性 |
| 2.5 新型框架通风锚杆的技术原理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 新型框架通风锚杆工作机理分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新型框架通风锚杆降温效果 |
| 3.2.1 框架通风锚杆传热半径 |
| 3.2.2 自然对流效应下冷空气的侵入量 |
| 3.2.3 碎石带入冷量及空气流速 |
| 3.2.4 通风管带入冷量 |
| 3.2.5 冻融交界面轴向抬升量 |
| 3.3 框架通风锚杆支护边坡冻胀过程结构-土体相互作用 |
| 3.3.1 框架通风锚杆与土体协同工作简化计算模型 |
| 3.3.2 框架通风锚杆轴力计算 |
| 3.3.3 框架所受冻胀力计算 |
| 3.4 框架通风锚杆支护边坡融化过程结构-土体相互作用 |
| 3.4.1 融化固结计算模型的建立及求解 |
| 3.4.2 边坡固结变形量 |
| 3.4.3 融沉过程框架通风锚杆内力计算 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.5.1 工程概况 |
| 3.5.2 框架通风锚杆降温效果分析 |
| 3.5.3 框架通风锚杆力学效应分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新型框架通风锚杆支护边坡试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验目的和内容 |
| 4.2.1 试验目的 |
| 4.2.2 试验内容 |
| 4.3 模型相似比设计 |
| 4.3.1 相似理论 |
| 4.3.2 相似准则的确定 |
| 4.4 模型设计和测点布置 |
| 4.4.1 模型设计 |
| 4.4.2 测点布置 |
| 4.5 试验设备和材料 |
| 4.5.1 试验设备 |
| 4.5.2 试验材料 |
| 4.6 试验工况及过程 |
| 4.6.1 试验工况 |
| 4.6.2 试验过程 |
| 4.7 试验结果分析 |
| 4.7.1 温度场分析 |
| 4.7.2 水分场分析 |
| 4.7.3 风速分析 |
| 4.7.4 新型框架通风锚杆内力分析 |
| 4.8 模型试验与理论结果对比 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡冻胀、融沉固结耦合分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑风速的新型通风锚杆支护边坡冻胀、融沉固结耦合模型 |
| 5.2.1 边坡土体应力场 |
| 5.2.2 边坡水分场方程 |
| 5.2.3 边坡温度场方程 |
| 5.2.4 新型通风锚杆与土体耦合 |
| 5.2.5 边界条件 |
| 5.3 控制方程的离散 |
| 5.3.1 平衡方程的离散 |
| 5.3.2 连续方程的离散 |
| 5.3.3 水热耦合方程的离散 |
| 5.3.4 离散后的方程组 |
| 5.4 方程求解及软件编制 |
| 5.4.1 方程求解 |
| 5.4.2 软件编制 |
| 5.5 有限元模型及参数 |
| 5.5.1 有限元模型的建立 |
| 5.5.2 计算参数设置 |
| 5.5.3 边界条件 |
| 5.6 数值模拟的可靠性验证 |
| 5.6.1 温度验证 |
| 5.6.2 水分验证 |
| 5.6.3 锚杆轴力验证 |
| 5.7 新型通风锚杆数值模拟结果分析 |
| 5.7.1 温度场分析 |
| 5.7.2 水分场分析 |
| 5.7.3 边坡位移分析 |
| 5.7.4 框架内力分析 |
| 5.7.5 锚杆轴力分析 |
| 5.8 本章小节 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A(攻读学位期间所发表的学术论文目录) |
（6）冻融作用下路基填土力学特性及变形预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻融作用下土体力学特性变化研究现状 |
| 1.2.2 土体冻胀融沉性质研究现状 |
| 1.2.3 多年冻土区水热耦合模型研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及技术路线 |
| 2 冻融作用下路基填土力学特性的试验研究 |
| 2.1 基本物理特性试验 |
| 2.1.1 颗粒级配分析试验 |
| 2.1.2 界限含水率试验 |
| 2.1.3 比重试验 |
| 2.1.4 击实试验 |
| 2.2 试验方案及操作步骤 |
| 2.3 冻融循环对应力-应变关系曲线的影响 |
| 2.4 冻融循环对抗剪强度的影响 |
| 2.5 冻融循环对弹性模量的影响 |
| 2.6 冻融循环对抗剪强度指标的影响 |
| 2.7 小结 |
| 3 基于正交试验的填土力学性质多因素影响分析 |
| 3.1 正交试验设计简介 |
| 3.2 不考虑交互作用的直观分析 |
| 3.2.1 极差分析法试验方案 |
| 3.2.2 试验结果的直观分析 |
| 3.3 考虑交互作用的显着性分析 |
| 3.3.1 方差分析法试验方案 |
| 3.3.2 试验结果的显着性分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 冻融循环作用下土体冻胀融沉试验 |
| 4.1 土体的冻胀融沉机理 |
| 4.2 土体的融化固结特性 |
| 4.3 试验方案 |
| 4.4 试验结果分析 |
| 4.4.1 含水率对冻胀率、融沉系数的影响 |
| 4.4.2 干密度对冻胀率、融沉系数的影响 |
| 4.4.3 荷载对冻胀率、融沉系数的影响 |
| 4.5 稳定冻胀率和稳定融沉系数预测模型 |
| 4.6 小结 |
| 5 基于水热耦合的冻土区路基变形分析 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 冻土区路基水热耦合求解微分方程组 |
| 5.2.1 温度场控制方程 |
| 5.2.2 水分场控制方程 |
| 5.2.3 相变动态平衡关系 |
| 5.3 基于COMSOL二次开发的水热耦合数值模拟 |
| 5.3.1 COMSOL软件介绍 |
| 5.3.2 数值模型 |
| 5.4 数值模型验证 |
| 5.4.1 融化试验模拟及分析 |
| 5.4.2 冻结试验模拟及分析 |
| 5.5 多年冻土区路基水热耦合模拟 |
| 5.5.1 几何模型及物理参数 |
| 5.5.2 边界条件 |
| 5.6 路基水热模拟结果及分析 |
| 5.6.1 路基温度场结果分析 |
| 5.6.2 路基冻土上限预测 |
| 5.7 冻土路基长期变形预测 |
| 5.7.1 变形预测原理 |
| 5.7.2 路基长期变形预测 |
| 5.8 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.1.1 选题依据 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土沼泽区复杂水热环境成因研究现状 |
| 1.2.2 冻土沼泽区路基冻融特性研究现状 |
| 1.2.3 冻土沼泽区路基结构研究现状 |
| 1.2.4 冻土沼泽区路基病害研究现状 |
| 1.2.5 冻土沼泽区路基病害防治措施研究现状 |
| 1.2.6 研究现状的不足与问题 |
| 1.3 研究内容、技术路线及主要创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 主要创新点 |
| 第2章 共玉高速冻土沼泽区复杂水热环境成因 |
| 2.1 冻土沼泽区分布 |
| 2.2 冻土沼泽区工程地质分区 |
| 2.3 复杂水热环境影响因素 |
| 2.3.1 气候 |
| 2.3.2 太阳辐射 |
| 2.3.3 地形地貌 |
| 2.3.4 地层岩性 |
| 2.3.5 水文地质 |
| 2.4 复杂水热环境成因 |
| 2.4.1 复杂的水文地质环境 |
| 2.4.2 复杂的融区水热环境 |
| 2.4.3 复杂的工程建设环境 |
| 2.4.4 复杂水热环境成因综合分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 共玉高速冻土沼泽区路基变形特征 |
| 3.1 路基病害分布特征 |
| 3.1.1 原国道G214路基病害调查 |
| 3.1.2 共玉高速冻土沼泽区路基病害调查 |
| 3.1.3 共玉高速冻土沼泽区路基病害分布特征 |
| 3.2 路基变形影响因素 |
| 3.2.1 水热环境因素 |
| 3.2.2 工程建设因素 |
| 3.3 路基变形特征 |
| 3.3.1 路基变形过程 |
| 3.3.2 路基变形特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 共玉高速冻土沼泽区路基变形机理 |
| 4.1 路基冻融特性试验 |
| 4.1.1 路基填料冻融特性试验 |
| 4.1.2 地基土冻融特性试验 |
| 4.1.3 试验结果分析 |
| 4.2 路基变形监测 |
| 4.2.1 监测断面选择原则 |
| 4.2.2 监测断面概况 |
| 4.2.3 路基地温场及变形监测系统 |
| 4.2.4 路基断面地温监测结果 |
| 4.2.5 路基断面变形监测结果 |
| 4.2.6 路基变形监测结果特征分析 |
| 4.3 路基变形机理 |
| 4.3.1 水分迁移 |
| 4.3.2 温度场效应 |
| 4.3.3 冻融循环 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 共玉高速冻土沼泽区路基变形防治措施研究 |
| 5.1 路基变形防治原则 |
| 5.2 路基变形常用防治措施适用性分析 |
| 5.2.1 单一防治措施 |
| 5.2.2 复合防治措施 |
| 5.3 路基变形综合防治措施数值模拟研究 |
| 5.3.1 数值模拟软件介绍 |
| 5.3.2 数值模拟理论基础 |
| 5.3.3 数值计算模型 |
| 5.3.4 边界条件设定 |
| 5.3.5 模型计算参数 |
| 5.3.6 数值模拟结果分析 |
| 5.3.7 不同防治方案效果对比 |
| 5.4 共玉高速冻土沼泽区路基病害防治实例 |
| 5.4.1 醉马滩冻土沼泽区 |
| 5.4.2 长石头山冻土沼泽区 |
| 5.4.3 巴颜喀拉山冻土沼泽区 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（8）高速铁路季节性冻土路基冻融变化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 哈大高铁季节性冻土路基概述 |
| 1.1.2 哈大高铁冻土分布与路基冻害类型 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 土体冻胀理论研究现状 |
| 1.2.2 高铁路基温度场-变形场监测技术现状 |
| 1.2.3 多场耦合理论研究现状 |
| 1.3 研究目的 |
| 1.3.1 存在问题 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.4 研究内容与方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第二章 哈大高铁冻胀原因分析 |
| 2.1 哈大高铁沿线环境特征 |
| 2.1.1 气候特征 |
| 2.1.2 地形、地貌特征 |
| 2.1.3 水文特征 |
| 2.2 哈大高铁路基冻胀因素分析 |
| 2.2.1 水分 |
| 2.2.2 温度 |
| 2.2.3 荷载 |
| 2.2.4 土体的性质 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 哈大高铁监测系统设计与监测分析 |
| 3.1 监测方法 |
| 3.1.1 工程监测的意义 |
| 3.1.2 监测项目概况 |
| 3.1.3 传感器系统 |
| 3.1.4 监测采集系统 |
| 3.1.5 查询分析系统 |
| 3.2 监测数据分析 |
| 3.2.1 监测断面的选择 |
| 3.2.2 温度监测结果分析 |
| 3.2.3 含水率监测结果分析 |
| 3.2.4 冻胀量监测结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 季节性冻土路基冻胀的热力耦合作用分析 |
| 4.1 控制方程和边界条件 |
| 4.1.1 基于FLAC3D确定控制方程 |
| 4.1.2 温度边界条件 |
| 4.2 冻胀分析模型 |
| 4.2.1 基本假定 |
| 4.2.2 模型边界与网格划分 |
| 4.2.3 初始状态及边界条件 |
| 4.2.4 土体热力学参数 |
| 4.3 模拟结果分析 |
| 4.3.1 温度场变化结果 |
| 4.3.2 变形结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 季节性冻土区路基冻害防治措施及建议 |
| 5.1 季节性冻土区路基冻害治理措施 |
| 5.1.1 温度控制与调节措施 |
| 5.1.2 水分控制与调节措施 |
| 5.1.3 土质改性措施 |
| 5.1.4 其他改良措施 |
| 5.2 哈大高速铁路路基冻害防治措施 |
| 5.2.1 防排水措施 |
| 5.2.2 土体保温措施 |
| 5.2.3 设置防冻层 |
| 5.3 哈大高速铁路冻胀治理的相关建议 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）北京越冬基坑水平冻胀演化规律及防冻胀措施研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻胀机理研究现状 |
| 1.2.2 水分迁移研究现状 |
| 1.2.3 水平冻胀力研究现状 |
| 1.3 研究不足 |
| 1.4 研究内容和研究方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.5 技术路线 |
| 2 季节性冻土的水平冻胀机理 |
| 2.1 冻胀机理 |
| 2.1.1 水分迁移驱动力 |
| 2.1.2 水分迁移的主要影响因素 |
| 2.1.2.1 温度场对水分迁移的影响 |
| 2.1.2.2 初始含水量对水分迁移的影响 |
| 2.1.2.3 水分补给条件对水分迁移的影响 |
| 2.1.2.4 土的颗粒成分和矿物成分对水分迁移的影响 |
| 2.1.3 冻胀模型 |
| 2.1.3.1 水动力学模型 |
| 2.1.3.2 刚性冰模型 |
| 2.1.3.3 分凝势模型 |
| 2.1.3.4 热力学模型 |
| 2.1.3.5 水热力模型 |
| 2.2 冻胀力的变化规律研究 |
| 2.2.1 土体冻胀的发展过程 |
| 2.2.2 冻胀沿深度分布 |
| 2.2.3 水平冻胀力的计算图示 |
| 2.3 桩锚支护和土钉墙作用机理 |
| 2.3.1 桩锚支护结构作用机理 |
| 2.3.1.1 土拱效应的机理 |
| 2.3.1.2 支护桩的作用机理 |
| 2.3.1.3 锚杆的作用机理 |
| 2.3.2 土钉墙支护结构作用机理 |
| 2.3.2.1 土钉的作用机理 |
| 2.3.2.2 面层的作用机理 |
| 2.4 冻胀过程对支护结构的影响 |
| 2.4.1 越冬基坑的特点 |
| 2.4.2 越冬基坑支护结构受力分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 双向冻结过程越冬基坑冻胀特性研究 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.2 基坑环境的自然条件 |
| 3.2.1 地质条件 |
| 3.2.2 水位条件 |
| 3.2.3 气象条件 |
| 3.3 基坑工程条件 |
| 3.3.1 取土点位置 |
| 3.3.2 土体基本物理力学试验 |
| 3.3.2.1 土颗粒分析试验 |
| 3.3.2.2 土体变水头渗透试验 |
| 3.3.2.3 三轴压缩试验 |
| 3.3.3 土体热物理分析试验 |
| 3.3.3.1 土体比热容试验 |
| 3.3.3.2 土体导热系数试验 |
| 3.3.4 水热力特性参数汇总 |
| 3.4 基坑支护方案 |
| 3.4.1 桩锚支护段 |
| 3.4.2 土钉墙支护段 |
| 3.5 试验断面测试元件布置与测试方法 |
| 3.5.1 试验断面测试元件布置 |
| 3.5.2 测试方法和原理 |
| 3.6 实测数据分析 |
| 3.6.1 不同刚度条件下桩锚支护结构冻胀特性分析 |
| 3.6.1.1 基坑地温变化特性 |
| 3.6.1.2 基坑变形分析 |
| 3.6.1.3 基坑支护结构内力分析 |
| 3.6.2 不同补水条件下桩锚支护结构冻胀特性分析 |
| 3.6.2.1 基坑地温变化特性 |
| 3.6.2.2 基坑土体水分迁移情况 |
| 3.6.2.3 基坑变形分析 |
| 3.6.2.4 基坑支护结构内力分析 |
| 3.6.2.5 基坑侧向土压力分析 |
| 3.6.3 不同支护形式的冻胀特性分析 |
| 3.6.3.1 基坑地温变化特性 |
| 3.6.3.2 基坑土体水分迁移情况 |
| 3.6.3.3 基坑沉降分析 |
| 3.6.3.4 土钉墙支护结构内力分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 越冬基坑抑制水平冻胀力的措施及效果分析 |
| 4.1 季节性冻土水热力耦合数学模型 |
| 4.1.1 温度场控制方程 |
| 4.1.2 水分场控制方程 |
| 4.1.3 水热耦合模型的实现 |
| 4.1.4 应力场控制方程 |
| 4.1.5 水热力耦合模型的实现 |
| 4.2 模型建立 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 边界条件 |
| 4.2.3 模型验证 |
| 4.2.3.1 温度场结果 |
| 4.2.3.2 水分场结果 |
| 4.2.3.3 应力场结果 |
| 4.3 设置保温层措施效果分析 |
| 4.3.1 不同保温材料抑制水平冻胀力效果 |
| 4.3.1.1 温度场结果对比分析 |
| 4.3.1.2 应力场结果对比分析 |
| 4.3.2 不同保温层厚度抑制水平冻胀力效果 |
| 4.3.2.1 温度场结果对比分析 |
| 4.3.2.2 应力场结果对比分析 |
| 4.4 表层换填措施效果分析 |
| 4.4.1 温度场结果对比分析 |
| 4.4.2 应力场结果对比分析 |
| 4.4.2.1 护坡桩桩体水平位移 |
| 4.4.2.2 水平冻胀力 |
| 4.5 不同防冻胀措施效果对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录:论文符号合集 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）冻土热参数非线性变化和水分迁移对温度场的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 冻土热参数研究现状 |
| 1.2.1 冻土导热系数的测试方法 |
| 1.2.2 冻土比热容和相变热的测试方法 |
| 1.2.3 热参数测试中的适用性问题 |
| 1.3 冻融土热参数理论计算的研究现状 |
| 1.3.1 冻融土比热容和相变热理论计算的研究现状 |
| 1.3.2 冻融土导热系数理论计算的研究现状 |
| 1.4 冻土冻结温度场研究现状 |
| 1.4.1 国外关于冻结温度场的研究现状 |
| 1.4.2 国内关于冻结温度场的研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第2章 冻土导热系数的复合计算模型 |
| 2.1 冻土的骨架模型 |
| 2.1.1 土颗粒球缺接触 |
| 2.1.2 土骨架和冰骨架 |
| 2.2 复合传热物理模型 |
| 2.3 导热系数模型 |
| 2.3.1 土骨架导热系数 |
| 2.3.2 饱和冻土导热系数模型 |
| 2.3.3 对比验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 冻土热参数的非线性变化及函数表达 |
| 3.1 冻土热参数测试 |
| 3.1.1 冻土导热系数 |
| 3.1.2 冻土比热容 |
| 3.1.3 冻土相变潜热 |
| 3.2 冻土热参数非线性变化 |
| 3.2.1 热参数的变化率 |
| 3.2.2 热参数非线性变化的函数表达 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 冻土水分迁移及其对热参数的影响研究 |
| 4.1 水分迁移现象及驱动力 |
| 4.1.1 水分迁移现象 |
| 4.1.2 水分迁移驱动力 |
| 4.2 水分迁移试验 |
| 4.2.1 土体土水特征试验 |
| 4.2.2 水分迁移试验 |
| 4.3 水分迁移量计算 |
| 4.3.1 水分迁移的边界条件 |
| 4.3.2 水分迁移的平衡条件 |
| 4.3.3 水分迁移量计算 |
| 4.4 水分迁移对热参数的影响 |
| 4.4.1 水分迁移对导热系数的影响 |
| 4.4.2 水分迁移对比热容的影响 |
| 4.4.3 水分迁移对相变热的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 冻土冻结温度场的研究 |
| 5.1 温度场的模拟计算简介 |
| 5.1.1 模拟计算方法 |
| 5.1.2 温度场的计算原理及边值问题 |
| 5.2 模拟热参数非线性变化对温度场的影响 |
| 5.2.1 模拟试验的布置与参数设置 |
| 5.2.2 温度场的计算结果与分析 |
| 5.3 模拟水分迁移对温度场的影响 |
| 5.3.1 模拟试验的布置与参数设置 |
| 5.3.2 温度场的计算结果与分析 |
| 5.4 温度场计算式的修正 |
| 5.4.1 基于水分迁移现象对温度场计算式的修正 |
| 5.4.2 试验对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 研究生期间科研成果 |
| 致谢 |
四、多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究（论文参考文献）
- [1]基于复合混合物理论的冻土多场耦合研究[D]. 李智明. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]季冻区改良土路基抗冻效果试验及数值模拟研究[D]. 丁宁. 吉林大学, 2021(01)
- [3]车辆荷载作用下多年冻土路基稳定性分析[D]. 刘峰. 兰州交通大学, 2021(02)
- [4]季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究[D]. 杨昊. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡工作机理及试验研究[D]. 师利君. 兰州理工大学, 2021(01)
- [6]冻融作用下路基填土力学特性及变形预测研究[D]. 魏盛昊. 西安科技大学, 2020(01)
- [7]复杂水热环境下共玉高速冻土沼泽区路基变形及其防治研究[D]. 张传峰. 成都理工大学, 2020(04)
- [8]高速铁路季节性冻土路基冻融变化规律研究[D]. 郭嘉琪. 大连交通大学, 2020(06)
- [9]北京越冬基坑水平冻胀演化规律及防冻胀措施研究[D]. 林园榕. 北京交通大学, 2020
- [10]冻土热参数非线性变化和水分迁移对温度场的影响研究[D]. 张翻. 天津城建大学, 2020(01)