原文传递
附面层参数标定及冻土路基水热稳定数值模拟方法初探
| 论文题名： | 附面层参数标定及冻土路基水热稳定数值模拟方法初探 |
| 关键词： | 附面层理论;水热耦合;路基稳定性;数值模拟;冻土路基 |
| 摘要： | 我国冻土主要分布于中北部地区及青藏高原地区。近年来，冻土区高速公路和铁路的修建步伐很快，其中由于冻土易受温度影响的工程特性，冻土区路基的冻胀融沉等病害问题非常突出。水热耦合数值分析是预估和研究冻土路基稳定性的重要手段。在寒区路基温度场和水分场的长期模拟中，地表热边界常基于“附面层原理”确定，即假设一定深度（附面层厚度）的土体温度函数等于大气日平均温度函数加上一个温度增量，以该温度函数作为地表热边界条件。目前，附面层厚度和温度增量一般通过实际观测值回归分析得到，缺乏相应的理论研究和参数确定方法。另外冻土水热耦合模拟是一个复杂的问题，尚没有成熟公认的模型。 本研究针对冻土路基上部热边界问题和水热耦合模型开展研究，主要完成了以下内容:(1)通过解析分析，提出了附面层厚度选取标准，通过理论分析建立附面层厚度的确定方法;通过数值模拟，分析了太阳辐射、路面结构和环境等因素对附面层底部温度增量的影响，建立了温度增量的计算公式和设计图表;(2)针对寒区典型道路结构，给出了附面层厚度取值范围和温度增量的计算方法;(3)建立了路基水热耦合计算控制方程，并通过COMSOL软件二次开发实现了路基冻胀融沉问题的水热耦合计算;(4)将附面层理论及水热耦合方法应用于哈大高铁路基冻胀问题，分析了寒区级配碎石高铁路基的冻胀病害机理。 本文的研究能够为冻土路基长期行为模拟给出更精确的附面层参数，为冻胀融沉模拟提供了一个可行的方法，这些成果能够为冻土路基冻胀融沉的精确数值模拟计算夯实基础，有望应用于工程实践。 |
| 作者： | 白青波 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 李旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
