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极端气温下季节性冻土区高速铁路路基冻融特性研究
| 论文题名： | 极端气温下季节性冻土区高速铁路路基冻融特性研究 |
| 关键词： | 季节性冻土区;路基工程;冻融变形;极端气温 |
| 摘要： | 随着我国经济的发展和技术的进步，近年来，在季节性冻土区修建工程取得巨大成果，尤其是高速铁路方面，高速铁路网的不断密集对经济发展和人们生活水平的提高产生显著影响。然而，在季节性冻土区修筑铁路路基必然面临冻胀融沉病害问题，严重时，直接威胁行车的平稳性和安全性。因此，在工程修建过程中会采取多种手段，确保高速列车在季节性冻土区的高速平稳运行，本文通过现场试验，数值计算和理论分析相结合的技术手段，以季节性冻土区牡丹江至佳木斯高速铁路路基工程为研究对象，主要开展了以下研究工作: (1)总结了前人有关季节性冻土区路基冻胀机理、冻胀影响因素以及防冻胀措施的研究成果，重点简述了季节性冻土区铁路路基的冻胀特点，分析了土质、水分条件、温度对路基冻胀的影响。 (2)通过开展现场原位监测，分析了季节性冻土区高铁路基温度场、水分场和位移场的变化规律。路基3m以下基本维持在正温状态，8m以下维持在6℃左右。路堑冻深呈现以下规律:坡脚＜路基中心＜路肩，左肩冻深小于右肩冻深，左坡脚冻深大于右坡脚冻深。 (3)以能量守恒定律为基础，构建冻土水热力耦合方程，基于有限元软件COMSOL中的PDE接口和结构力学接口，通过对其二次开发，构建季节性冻土区路基工程水热力耦合计算模型。 (4)以极端气温为重要考察对象，模拟季节性冻土区路基遭遇不同极端气温后的水热力变化情况，路基遭遇夏季极端高温影响后，内部热流在冬季冻结期残量较少，对路基冻胀抑制较弱;在遭遇暖冬气候后，尽管冬季外界气温仍处于负温状态，但抑制路基冻胀发育;极端低温明显促进路基冻胀发育，最大冻胀超过15mm，影响列车安全运营。 |
| 作者： | 贾爽 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 王正君;邰博文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 黑龙江大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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