基于风积砂土冻胀机理及防冻胀措施的研究

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文风积砂土冻胀机理及防冻胀措施的研究姓名：易富申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张向东20031125辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要土体冻胀一直是冻土研究领域的热门课题，不同性质土的冻胀特性有很大差异。风积砂土属于粉质土，而粉质土的冻胀强度是最大的，因而对风积砂土的冻胀性及其对铁路危害的研究是非常有必要的。本论文基于连续介质力学和热力学理论，建立了路基土的水分运移和热传导耦合模型，并定性的考虑荷载对冻胀性的影响，利用Matlab数值计算软件，求解出了路基土在冻结过程中的含水量和温度在不同时间随深度的变化关系。针对冻胀这一强非线性问题，相对

2、于机理模型，建立了路基土冻胀的神经网络预报模型。由含水量、密度和冻结速率三个基本输入参数，预测粉质土的冻胀率，进而分析对铁路工程建设的影响。通过对冻胀机理的研究，针对不同的自然条件，分别探讨了当今在铁路建设中广泛采用的防冻胀措施。关键词：风积砂土；水热耦合；冻胀机理；神经网络：防冻胀措施辽宁工程技术大学硕士学位论文AbstractThestudyonfrostheaveisalwaysahotsubjectinthefrozensoilresearchfield，ithasgreatdifferenceinfrostheavecharacteristicstoeachkin

3、dofsoil．Theslitysoilhasthegreatestfrostheavestrengthinallofsoilandtheaeroliansandysoilbelongstoit，SOitisnecessarytothestudyonfrostheavemechanicsofaeoliansandysoilandmeasureofpreventfrostheaveinrailwayconstruction．Inthispaper,thecalculatingmodelforcouplingfunctionofwatermovementandheatcondu

4、ctioninsubgradeisestablishedbasedonthetheoryofcontinuummechanicsandthethermodynamics．Theloadfunction’Sinfluencetofrostheaveisqualitativeconsiderationinthemodel．TherelationshipofmoisturecontentandtemperaturechangewithtimeanddepthiscalculatedbyuseofMauab．Intheotherside，sincethefrostheaveisas

5、tronglynon-linearproblem，theneuralnetworkspredictionmodelisestablished．Theslitysoilfrostratiocanbepredictedthroughtheinputparameterofwatercontent，densityandfreezingspeedandthefrostratioisusedinrailwayconstruction．Bymeansofstudyonfrostheavemechanics，themeasuresoffrostheavepreventionarediscu

6、ssedintodayrailwayconstructiontodifferentnaturalconditions．Keywords：Aeoliansandysoil；couplingofwaterandthermal；mechanicsoffrostheaveneuralnetworks；measureofpreventfrostheave辽宁T程技术大学硕士学位论文1绪论1．1研究意义和国外内研究现状冻土是一种温度低于O。C且含有冰的土岩。根据冻土存在时间的长短，地球上分布着两种冻土，一种是多年冻土，另一种是季节冻土。多年冻土分布面积约占全球面积的23％，主要分布在俄

7、罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加：季节冻土则遍布世界各大洲和中国的大部分国土。我国季节性冻土分布面积占国土面积的53．5％，这些数字本身就说明了冻土和人类关系的密切性。冻土作为一种广泛分布在地球表面的一种低温地质体，同时，冻土区有丰富的土地、森林和矿藏资源，它的存在及其演变对人类的生存环境、生产活动和可持续发展具有重要影响‘“。人类从生存和发展需要，从冻土利用和改造的角度，对冻土的研究主要涉及三个方面，分别把冻土作为资源、材料和低温环境来研究。在冻土学形成初期(20世纪30年代)，即分为普通冻土学和工程冻土学两个