论文题目: 青藏铁路粒径改良路基试验及温控机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 黄明奎
导师: 汪稔
关键词: 青藏铁路,粒径改良路基,变形,温控机理,冻结深度,融化深度
文献来源: 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 以中国科学院重大知识创新工程《青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应》为依托,在总结了前人沿用的各类保护冻土措施的基础上,分析并研究了一种应对全球气候变暖的积极主动保护冻土的新型的路基结构形式——粒径改良路基。它主要是通过路基填土颗粒的筛分、颗粒重组,从而改变路基填土的结构来改变路基与大气之间的热交换关系,最终达到保护冻土的目的。首先通过现场试验,从温控效果及变形两方面,对粒径改良路基温控机理进行了研究分析;其次以多孔介质为媒介,分析探索了粒径改良路基的热物理参数,从而分析其在多年冻土区的温控机理。主要结论包括以下几个方面:1、总结分析了前人沿用的各类保护冻土的措施,指出其适用范围及不足,针对目前全球气候的变暖以及多年冻土逐渐退化的现状,认为充分利用青藏高原本身的自然气候条件,研究开发新的温控措施,是多年冻土区工程冻土保护研究发展的一个重要方向。2、详细分析了粒径改良路基在冻融循环过程中地温变化规律及热状态变化规律,并同其他处理措施及天然场地进行了对比分析,认为:粒径改良路基具有冷量交换和热量屏蔽的热二极管效应,是一种有效的保护冻土的措施。3、对新研制开发的变形监测系统——光纤多点应变仪进行了可靠性验证,表明:该系统在冻土区变形测量中具有较好的可靠性,测试精度满足科研、工程实际要求。4、对粒径改良路基进行了变形性能研究。结果表明:粒径改良路基在一定程度上缩短了路基冻结时间,减缓了冻胀变形。在稳定性方面,无论从冻土上限还是单向变形考虑,粒径改良路基均为一种稳定的路基结构形式。5、从粒径改良路基设计参数出发,详细分析了粒径改良路基所应满足的厚度,并提出:在一般粗颗粒填料活动层范围内,可以不考虑未冻水对热对流所产生的影响。6、根据流体在多孔介质中流动的毛细模型,对粒径改良路基热参数进行了探索与分析。认为:在多年冻土区,应综合考虑当地自身的气候条件,以保护冻土为目的,合理选择粒径改良土的颗粒直径、厚度及孔隙度。7、详细分析了粒径改良路基冻结、融化深度计算方法,根据传热学多层物质热阻的串连原理,通过导热等效的原则,对多层粒径改良路基计算原理进行了简要分析。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
第一节 前言
第二节 研究意义
第三节 国内外研究现状
1.3.1 冻土力学的国内外研究现状
1.3.2 多年冻土区主要工程问题及防治措施研究现状
第四节 本文研究的主要内容
第二章 粒径改良路基试验研究
第一节 概述
第二节 试验段多年冻土条件
2.2.1 试验场地选择
2.2.2 试验场地自然条件
第三节 试验设计及现场试验方案
2.3.1 粒径改良路基试验设计
2.3.2 现场试验方案
第四节 路基填土的基本工程性质
2.4.1 物理特性
2.4.2 压缩特性
2.4.3 强度变形特性
第五节 本章小结
第三章 粒径改良路基地温及变形规律分析
第一节 粒径改良路基热状态分析
3.1.1 粒径改良路基地温变化规律分析
3.1.1.1 各个不同时刻温度随深度的变化规律分析
3.1.1.2 各个深度上温度随时间的变化规律分析
3.1.1.3 剖面上温度随时间的变化规律分析
3.1.1.4 粒径改良路基年平均温度变化规律分析
3.1.2 粒径改良路基热状态分析
3.1.2.1 多年冻土区粒径改良路基下活动层的热状态
3.1.2.2 多年冻土区粒径改良路基下多年冻土的热状态
3.1.3 粒径改良路基温控效果分析
第二节 粒径改良路基变形分析
3.2.1 变形监测设备测试可靠性分析
3.2.1.1 现场载荷试验
3.2.1.2 光纤多点应变仪测试可靠性分析
3.2.2 粒径改良路基变形变化规律分析
3.2.3 粒径改良路基变形与地温变化关系规律分析
3.2.4 粒径改良路基稳定性评价
第三节 本章小结
第四章 粒径改良路基基本性能分析
第一节 水分对粒径改良路基换热强度影响分析
第二节 粒径改良路基厚度分析
4.2.1 概述
4.2.2 粒径改良路基厚度分析
第三节 本章小结
第五章 粒径改良路基物理参数及冻融过程分析
第一节 概述
第二节 多孔介质的定义、性质及传热过程的研究方法
5.2.1 多孔介质的概念
5.2.2 多孔介质的性质
5.2.3 多孔介质传热过程的研究方法
第三节 粒径改良路基热参数分析
5.3.1 粒径改良路基热参数理论分析
5.3.2 粒径改良路基的热物理参数计算分析
5.3.3 粒径改良土层温度的理论分布
第四节 粒径改良路基冻融深度分析
5.4.1 已有季节冻结、融化深度的计算方法回顾
5.4.2 粒径改良路基的冻融深度计算
5.4.2.1 存在粒径改良土层时，路基冻结深度计算
5.4.2.2 存在粒径改良土层时，路基融化深度计算
5.4.2.3 多层粒径改良土层冻融深度计算原则
第五节 本章小结
第六章 结论与展望
第一节 主要结论
第二节 展望
参考文献
博士在读期间论文发表情况
博士在读期间参加科研及工程项目情况
致谢
发布时间: 2006-12-28
相关论文
- [1].多年冻土地区路基水热力场耦合效应研究[D]. 毛雪松.长安大学2004
- [2].季节冻土水分迁移的机理及数值模拟[D]. 原国红.吉林大学2006
- [3].青藏高原多年冻土区铁路路基热稳定性研究[D]. 潘卫东.兰州大学2002
- [4].高速铁路路基动力响应研究[D]. 陈震.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2006
- [5].多年冻土区路堤填土改良模型试验研究[D]. 胡建华.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2004
- [6].多年冻土路基融沉机理及路面结构对策研究[D]. 侯曙光.东南大学2006
- [7].高原多年冻土区公路路基稳定及预测技术研究[D]. 汪双杰.东南大学2005
- [8].青藏铁路安多段多年冻土斜坡路基稳定性研究[D]. 沈宇鹏.北京交通大学2007
- [9].青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析与变形可靠性研究[D]. 祁长青.南京大学2005
- [10].青藏铁路冻土区典型地段路基变形分析[D]. 原思成.北京交通大学2007