基于优化遗传算法的冻土路基热物性参数反演

在冻土路基温度场模拟和稳定性分析中,冻土路基热物性参数的取值是至关重要的。基于优化的遗传算法,本文提出求解冻土路基热物性参数的反演方法,利用该方法对青藏公路冻土路基进行热物性参数反演,将计算结果和实测数据相比较,结果表明,在仅给定各反演参数取值范围的条件下,对常规遗传算法优化后进行冻土热物性参数反演具有一定的可行性和实际的工程意义。     

冻土路基热收支状态尺度效应的显著性分析

基于最大融化深度、基底总吸热量、冻土融化潜热和热融蚀敏感系数四个指标，从高度效应、宽度效应、坡度效应和冻土年平均地温方面综合阐述了冻土路基热收支的尺度效应。同时基于统计学原理，对影响冻土路基热收支尺度效应的因素进行显著性分析，探究多因素交互作用的效应性。结果表明：路基高度对最大融化深度的影响最大，冻土年平均地温对基底总吸热量的影响最大，路基宽度和冻土年平均地温对冻土融化潜热量的影响最大，路基高度和路基宽度对冻土融化潜热量的影响最大。研究冻土路基热收支尺度效应，应综合考虑多因素之间的交互作用。     

沥青路面下冻土热稳定性和热融敏感性的变化

多年冻土区修筑沥青路面后，引起了路基下多年冻土上限、多年冻土热状态等变化。本文根据提出的多年冻土热稳定性和热融敏感性模型，定量地评价多年冻土区修筑沥青路面后冻土热稳定性和热融敏感性的变化。结果显示，修筑路基并铺设沥青路面后，冻土热稳定性和热融敏感性发生了较大的变化，并与多年冻土顶板温度、年平均地温、季节融化深度等具有良好的一致性。     

寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

为了解决寒区高速铁路长大隧道由于列车运行导致隧道内环境温度的上升,从而对隧道安全运营产生不利影响的问题,针对多年冻土地区隧道围岩温度场具有导热与对流换热耦合边界并伴有相变的非稳态温度场的特点,联合应用有限体积法及有限单元法,进行围岩温度场的有限元分析。结果表明,对于寒区高速铁路长大隧道而言,列车的高速运行和特长隧道通风散热不畅所导致的隧道内热量集聚,将使隧道空间温度在未来几十年内缓慢上升,虽然数值不大;但引起了隧道周围冻土区温度场较大的改变,增大了冻土的融化范围,加深了地基土的融化深度,必将对隧道结构的稳定性及高速列车的运行安全造成不利影响。     

多年冻土区渗流对路基热稳定性的影响分析

运用渗流理论和传热学理论,建立了考虑涵前积水下渗情形下,冻土涵洞温度场-渗流场耦合作用的有限元方程,并对暖季涵洞过水情况下,在考虑渗流时普通路基的温度场进行了计算,讨论了渗流对涵洞地基温度场的影响以及涵洞对路基的热稳定性影响。计算结果表明:渗流作用加深了涵洞地基土的季节融化深度,将对涵洞乃至路基的热稳定性造成不利影响。     

不同填筑材料对公路路堤热稳定性影响的数值分析

为了对比分析块石和普通填土作为路堤填筑材料时路堤结构的热稳定性,以S308线伊尔施至柴桥段公路工程作为研究背景,通过数值模拟建立了考虑冰水相变的冻土路基传热模型,计算了项目完成后20年内路基的温度场,给出了两种填筑材料路基结构的地温变化和多年冻土上限变化.结果表明:填筑层为普通填土时,路基下多年冻土上限不断降低,融化夹...     

气泡混合轻质土在道路冻土地基保护中的试验研究

为减少因路基融沉引起不均匀沉降对冻土路段的破坏性影响,选择合适的材料铺设人工隔热保温层是防止冻土融化的有效技术措施。由于气泡混合轻质土导热系数小、隔热性能明显、承载能力强、使用成本低、工艺简单、施工速度快等特点,在总结国内外冻土研究成果的基础上,结合试验路段自然气候特点,提出将轻质土用于冻土地基隔热保温的修筑技术,并在我国北方某一级公路试验铺筑。通过对轻质土试验段隔热效果的监测和道路使用状况跟踪观测,表明其隔热效果良好,能够较好防止公路的季节性冻胀与永久冻土地基的融沉,可应用于类似工程。     

多年冻土地区路基冻胀变形分析

首先模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化,然后考虑土体体积力和土体冻结相变产生的冻胀力,采用考虑拉破坏的热弹性力学方法,分析得到多年冻土地区路基变形分布和演变规律;在此基础上,对冻土路基纵向裂缝的成因进行研究,揭示出冻土路基纵向裂缝主要出现于路面中部及路面靠近路肩部位,这与实际情况是相符合的。进一步的分析表明:采用低冻胀性的土填筑路基,如采用碎石土填筑,对于降低冻土路基冻胀变形及防治纵向裂缝病害是有效的。     

多年冻土区路基融沉变形分析

基于UL描述的大变形固结理论和考虑相变作用的温度场,通过联系方程,建立了大变形融化固结理论。假定未来50年升温2.6℃的条件下,对路基运营若干年后的热、力学状况进行分析。结果表明;路基对冻土上限有一定的抬升。路基中心的变形最大,远离中心的地表处最小。路基变形随着融化范围的增大而增加。此外,不同运营时间的路基变形速率不同。随着年平均地温的升高,路基沉降也随之增大。     

热扰动对冻土区片块石路基热状态变化特性的影响研究

随着我国现阶段的公路建设里程不断增长,相较于常规平原地区,高寒冻土区公路建设过程要克服冻土路基带来的各类不良影响。针对热扰动对冻土区片块石路基带来的影响进行深入研究,在分析该区域高等级公路路基状态的过程中,采集片块石路基的温度状态、吸放热状态和冻融循环状态等方面数据,探讨了其热状态变化的整体规律。研究结果显示:片块石路基在冻土区有着很好的热稳定性作用,可实现主动冷却作用;片块石路基能通过加快温差空气间的流通速度,避免热扰动对路基温度产生过于明显的影响,从而减少热扰动所带来的各类路基病害;片块石路基正下方的最大融化深度正逐步提高;片块石路基的阴阳面存在吸放热不平衡的情况,阳面路肩吸放热量达到阴面路肩吸放热量的2.7倍,阳面坡脚吸放热量达到阴面坡脚吸放热量的2.3倍;随着片块石路基阴阳面吸放热不平衡的发展,其对应的阴面冻土升温速度小于阳面冻土,阴面冻土上限发展程度同样小于阳面冻土。