文档介绍：±专业名称论文提交日期论文答辩日期二零零五年六月分类号墅;型
要摘由于冻土是对温度变化特别敏感的特殊工程土类,因此如何采取有效的措施和路基形式以改变路基土体本身的水热状况,减小路基土体对其下部多年冻土的影响,从而保证路基的稳定,己成为了各国冻土工程研究者的研究对象。本文按照外部气候条件、冻土内在因素以及公路工程特点,对冻土路基温度场的影响因素做了分析,并对近年来的多年冻土地区路基修筑新技术做了相应介绍;根据热传导微分方程应用显热容法建立了含相变的普通路基非稳态温度场有限元分析模型;根据多孔介质中流体热对流的连续性方程、动量方程和能量方程使用近似建立了耦合的非线性的块石通风路基温度场有限元计算模型:对同一地区的普通路基和块石通风路基温度场进行了有限元计算,比较了同期两种路基的温度场,比较了不同时期块石层内的速度场,对块石通风路基的工作原理进行了分析;对不同块石层厚度、粒径、埋设位置以及年均地温下的块石通风路基进行了数值模拟,并进行了同期温度场比较,详细分析了不同结构形式对冻土保护效果的影响及块石路基的适用条件。研究表明:块石通风路基具有较好的保护多年冻土的效果,能够随着时间的推移而弥补因施工等造成冻土条件的改变;在暖季时,块石层内的对流换热向上,传入地中的热量较少,在冷季时,对流换热向下,较多的冷量可以传入地基中,从而使得块石路堤的综合效果是冷量输入大于热量输入:块石层越厚,路基下的冻土越稳定,随着块石层厚度的增大,相邻厚度块石路基之间的温度差值在逐渐减小,因此本文认为块石层的合理厚度应为.;不同块石粒径通风路基均能较好地保护冻土,且粒径越大效果越显著,建议选用以上粒径的块石,更有利于冻土的稳定;块石层埋设位置对块石通风路基的影响较大,埋设位置越低,对冻土的保护作用越强,因此为了能够最大限度地发挥路基中块石层的作用,块石层宜直接埋设于地面上:对于不同年均地温地区,块石路基都充分发挥了主动保护冻土的作用,它能够相应地抬升冻土上限,消除修筑路基对基底冻土的影响,从而保持冻土稳定,减小路基体的破坏,因此是一种广泛适合各种稳定类型冻土地区的结构形式。关键词:多年冻土:通风路基;温度场;数值模拟:有限元;多孔介质
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第一章绪论问题的提出冻土与~般土类相比,其性质组成中多了固态的水——冰,其特性还受含冰量的§季冻结,夏季消融,该层也称作季节冻结层或季节活动层。⋯冻土是一种温度低于媲液斜耐撂澹枪惴悍植荚诘厍虮聿愕囊恢值温地质体。冻土是一种特殊的土类,其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。常规土类的性质主要受其颗粒的矿物和机械成分、密度和含水量的控制,只要这些因素一确定,土的性质就基本稳定,因此其性质随温度表现为静态特性。控制,而含冰量及冻土的性质直接与温度相关,因此冻土的性质随温度与时间在变化,表现为动态特性。所以冻土是一种对温度十分敏感且性质不稳定的土体。根据冻土存在的时间长短,可将地球上分布的冻土分为两种:一种称作多年冻土,两年以上处于冻结状态,只有表层几米的土层处于夏融冬冻的状态,该层也称作季节融化层或季节活动层:另一种称作季节冻土,只在地表几米范围内冬世界范围内的多年冻土面积约×椒焦ɡ铮颊既蚵降孛婊ァ主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地,此外尚有部分分布于南美和中亚的高山地区。除澳大利亚大陆外,地球上所有的大陆均有多年冻土分我国的多年冻土面积约蚱椒焦ɡ铮鞘澜绲谌惩链蠊V饕7植荚东北大、小兴安岭,西部高山和青藏高原等地。东北的多年冻土位于欧亚大陆高纬度多年冻土区的南缘,最南端达北纬.。,青藏高原的多年冻土属于高海拔的多年冻土,是世界上中、低纬度海拔最高、面积最大的多年冻土区,。,平均海拔超过婊万平方公里,约占我国多年冻土总面积的%。占全球陆地面积近四分之一的多年冻土地区,蕴藏着丰富的矿藏、森林和土地资源,广阔的冻土区已经成为人类生产和生活的场所。随着人类活动足迹的延伸,对冻土的认识与研究也逐渐深入。世纪,俄国亚库梯州长报告了西伯利亚存在多年冻土,并做出不宜从事农业生产活动的结论。世纪,俄国皇帝彼得一布。
世命科学家研究西伯利亚多年冻土,世纪后期,俄国在西伯利亚多年冻土地区修筑了铁路。二战后,前苏联在多年冻土地区修建了道路和工业基础设施,其中许多经验和技术在我国东北多年冻土地区修筑铁路中得到了应用。世纪初,伴随着阿拉斯加和加拿大西北部采矿、伐木业的发展,美、加修建了这一地区最早的一批道路,至世纪年代,为满足汽车交通的需要,阿州道路委员会和美国公共道路先后完善了该州主要道路。年跨越阿拉斯加和加拿大的公路建成通车。第二次世界大战使阿拉斯加的战略地位上升,美国政