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基于随机场理论的多年冻土路基融沉可靠度研究
| 论文题名： | 基于随机场理论的多年冻土路基融沉可靠度研究 |
| 关键词： | 青藏铁路;多年冻土路基;融沉可靠度;随机场理论;温度场变化 |
| 摘要： | 多年冻土路基的稳定性与可靠性评价是一个有待解决的复杂工程问题。冻土中冰的冻结与融化，使土体参数表现出更多的离散性和随机性。本文以多年冻土路基作为研究对象，考虑冻土热学参数（比热容和传热系数）以及外界气温参数的随机性，以青藏铁路某段路基为工程背景，建立了多年冻土区路基的随机温度场分析模型，利用MonteCarlo随机有限元法计算冻土融沉可靠度，研究结果对多年冻土路基稳定性有一定的借鉴作用。论文主要内容如下: (1)结合CPT（静力触探）现场实测数据资料，运用随机场理论及相关距离的求解方法，求解出冻土平均相关距离，作为研究可靠度的主要参数。 (2)依据随机场基本理论及局部平均离散方法，根据冻土平均相关距离对路基温度场进行离散;分析影响冻土路基温度场的随机变量，采用Matlab计算出各个随机变量族的协方差矩阵和相关系数矩阵。 (3)在未来50年全球平均温度上升2.6℃的条件下，以不考虑升温的天然地层温度场作为初始状态，对冻土路基修筑完成5、10、15和20年的温度场进行确定性有限元计算，分别从天然地面中心、路基顶面中心的温度变化、冻土上限的升降以及路基正下方融化盘的大小分析温度场变化规律，与之后随机有限元的模拟形成对比。 (4)利用ANSYS/PDS模块，考虑随机温度场中各个随机变量之间的相关系数，采用Monte Carlo随机有限元对路基温度场进行随机性计算，对输入参数进行随机抽样检验，对路基中心处的节点温度进行灵敏度分析，利用插值法计算出冻土上限样本，计算出冻土上限变化的随机分布概率，为计算冻土路基融沉可靠度奠定基础。 (5)依据太沙基一维固结原理，对多年冻土路基结构进行简化，考虑路基结构和列车静载、活载的共同作用，利用ANSYS建立冻土融化面在天然上限以及天然上限以下10cm、20cm、30cm时多年冻土路基的沉降量和融沉量，构造路基融沉的功能函数，计算出冻土路基修筑完成5年、10年、15年和20年的可靠度及可靠指标。 本文的创新之处:考虑冻土上限变化的随机性来进行可靠度的研究，从冻土上限着手进行冻土路基融沉可靠度计算。 |
| 作者： | 王俊 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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