深季节性冻土区铁路路基水热力耦合分析

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2、论文类型：应用研究工程硕士学位论文深季节性冻土区铁路路基水热力耦合分析TheHydroThermalMechanicsAnalysisofRoadbedofRailwayinSeasonallyFrozenSoilRegion培养单位：土木工程学院专业：建筑与土木工程研究生：邢宝亮指导教师：刘尧军校外导师：王向阳二○一五年六月htliY.1~B{]liJfJ'LJJ:X:*o~~?JT~D,~;f,7X~*j3JIJ1JDUt;iF1ifDiti~Hf.Ji-fu7J?~,+~x~:r-~-@iJt1tE.Ae.~~t*~m~cts{]liJfJtnxJ

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4、Ep-.mlEP~:ltftfr~fjJU-¥~{~1:fi~;t,-aJU*1fJit=tfi=~~~:if~~BJt'j;?41~b114(?.~jij]~~:2'4EJt§:/f!(J.6摘要摘要随着我国高速铁路的快速发展，铁路路基大量出现，其稳定性严重影响整个高铁网的安全与运营，特别是深季节性冻土区铁路路基的稳定性尤为重要。随着季节更替，季节性冻土区铁路路基的冻融破坏是受温度场、水分场、应力场共同作用的结果，变形破坏过程极其复杂，影响因素众多，而此方面的研究较弱。本文首先根据前人的一些研究资料和冻土的相关理论，对季节性冻土区铁路路基的病害及成因进

5、行介绍，其次对季节性冻土区路基在温度场，渗流场及变形场三场耦合进行数值模拟计算，分析其冻胀融沉机理；最后通过对影响路基稳定性的不同因素的分析，根据分析结果提出针对季节性铁路路基病害的防治措施。主要研究成果：(1)在前人研究基础之上，改进对温度场、渗流场、变形场的控制方程，总结整理冻土水、热、力三场耦合的控制方程。(2)利用有限元软件ComsolMultiphysies进行季节性冻土铁路路基水、热、力三场全耦合计算，并对计算结果进行分析，总结冻土铁路路基的温度场、渗流场、变形场的变化规律。(3)通过对不同孔隙率，不同冻结状态弹性模量E与融化状态弹性模量E比

6、fl值及有无补水条件下计算结果的对比分析，得知路基填土孔隙率、路基填土的弹性模量以及外界补水条件对铁路路基的冻胀融沉均有不同程度的影响。(4)总结深季节性冻土区铁路路基病害及其形成原因，并根据影响其稳定性的因素，提出相应的防治措施。关键词：铁路路基；稳定性分析；水热力耦合；数值模拟AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofChina'shigh-speedrailway,therailwayembankmentappearedinlargenumbers,whichseriouslyaffectthesecurit

7、yandstabilityoperationsthroughoutthehigh-speedrailnetwork,especiallythestabilityofdeepseasonalpermafrostzoneisparticularlyimportant.Astheseasonschange,inseasonalpermafrostzonetherailway’sfreeze-thawdamageisaffectedbytheinteractionoftemperaturefield,moisturefield,stressfield,whose

8、deformationandfailureprocessisextremelyc