寒区隧道温度场和渗流场耦合问题的非线性分析

根据传热学和渗流理论导出了带相变的温度场和渗流场耦合问题的控制微分方程 ,然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式 ,最后给出一寒区隧道考虑渗流时的温度场算例 .算例表明渗流对隧道的冻深影响很大 ,因此在工程设计中应该考虑渗流这一因素的影响 .     

块石的热扩散系数和导热系数确定方法

采用块石路堤、护坡有利于冻土地区路基的稳定性.基于气温波动条件下块石内部的温度波动幅度按指数规律衰减, 介绍了块石的热扩散系数和导热系数测量方法.实验中, 采用封闭的块石试样筒, 通过顶板温度波动的控制来模拟气温的周期性变化, 整个试样筒用绝热性能良好的海棉包扎, 使其侧向、底板绝热. 对粒径为6～8 cm, 4～6 cm, 2～4 cm的3种块石试样进行了具体测量, 由曲线拟合所得的结果具有较好的一致性.分析显示粒径较小的块石其热扩散系数和导热系数也较小.     

高速公路下伏多层倾斜采空区危害性评价数值模拟

采空区的危害性评价是矿区高速公路建设技术难题之一。应用二维及三维有限单元法对某高速公路下伏一多层倾斜复杂地质条件老采空区的变形与稳定性进行了数值模拟。模拟计算结果表明,研究区多层倾斜采空区对路基的危害性严重,必须对公路路基影响范围内的采空区部位进行处治。     

循环荷载作用下高温-高含冰量冻土特性试验研究

为了研究高温-高含冰量冻土这种极不稳定土体的动力学特性,开展了固结围压为0.3、0.5、1.0、3.0、5.0 MPa,控制温度为-0.5、-1.0、-2.0、-4.0 ℃、初始含水率为50%的高含冰量青藏线重塑冻土的动三轴试验。根据试验结果,提出了用广义的双曲线模型来描述动应力-应变关系,并且给出了模型参数预报关系式;基于动弹性模量和轴向应变之间的非线性关系,提出?3 =0.5 MPa为临界围压。当围压大于0.5 MPa时,动弹性模量随着动应变的增大呈减小的趋势;当围压小于0.5 MPa时,动弹性模量随着动应变先增大后又减小;此外,动阻尼比随应变幅值和围压的增大而增大,随着温度的降低,动阻尼比变小。     

超饱和含水率和温度对冻结砂土强度的影响

以青藏铁路沿线的冻结砂土为研究对象,结合铁路沿线地温和含水率的分布特征,进行了温度为-0.5～-6.0℃,含水率为30%～80%（超饱和）条件下的三轴抗压强度试验,分析了不同温度下砂土强度随含水率的变化特征以及同一含水率下砂土强度对温度的依赖性。并根据不同温度下砂土强度随法向应力的变化规律,给出了相应的冻土强度屈服准则。     

降温速率对硫酸钠溶液晶体析出影响的试验研究

为探讨硫酸钠盐渍土盐胀机理,研究了十水硫酸钠晶体在硫酸钠溶液中的析出规律.针对不同浓度的硫酸钠溶液,在1℃·min^-1、0.1℃·min^-1和0.02℃·min^-13种降温速率下,通过降温试验对晶体初始析出温度进行观测.试验表明：十水硫酸钠晶体的析出受降温速率的影响,随着降温速率的减小,晶体初始析出温度升高;降温速率的大小对晶体析出后溶液浓度变化几乎没有影响,但其会影响晶体形态,降温速率越小,晶体形态更为稳定;晶体析出受到相变驱动力作用,相变驱动力与降温速率大小呈正比,降温速率越大,晶体初始析出结晶力越大.     

寒区圆形截面隧道温度场的解析解

根据冻土地区的实际情况地圆形隧道正冻区和未冻区的热传导方程进行简化,应用无量纲量和摄动技术对简化方程进行求解,给出了圆形隧道冻结过程的近似解析解。通过和有限元数值解结果比较,发现该近似解具有较高的精度,能满足工程实际的精度要求,该解既可用于工程估算 用来检验数值计算的计算程序及结果。     

季节冻土区水盐迁移及土体变形特性模型试验研究

为研究盐渍化冻土水分、盐分迁移规律以及变形特性,探索寒区旱区土壤盐渍化机制,配制了不同含盐量的粉质黏土进行模型试验。试验结果表明,温度、水分、盐分和土体变形之间相互耦合。温度降低有利于盐晶体析出和未冻水结冰;反之,温度升高易于晶体溶解和冰融化。水盐相变过程中伴随能量的释放或吸收,影响土体温度。盐分改变了流体的动力黏度和土体冻结温度,并且盐分结晶使土体产生较大的吸力,加剧了未冻水含量的变化。水分是盐分迁移的介质,盐分以离子形式随未冻水迁移。降温期水分盐分向上迁移,升温期迁移方向相反。迁移速率与吸力有关,冻结缘附近吸力最大,速率最快。盐渍化冻土的变形是盐分和水分共同作用的结果,含盐量较低时冻胀和融沉是土体变形的主要因素;当含盐量较高时盐胀和溶陷占主导作用。     

MTS-810振动三轴材料试验机的升级改造

对20世纪80年代生产的模拟控制MTS-810(25t)振动三轴材料试验机进行了升级改造,舍去其原有的模拟控制系统,配备了全套数字控制系统,实现了多通道控制,大幅度提高了试验机的试验能力、精度和自动化程度,延长了试验机的服役寿命.     

冻土通风路基温度场的三维非线性分析

应用有限元方法,对一通风路基的温度特性进行了三维数值分析.该路基在离天然地面1m铺有管径为0.4m的通风管,通风管之间的距离为2m,所在地区年平均气温为-3.5℃,年温较差24℃.数值分析表明,通风路基能使其下面的融化盘减小,最大融化深度减小,0℃等温上移.该现象说明通风路基有对冻土制冷的作用,能达到降低冻土路基温度,保证冻土路基稳定的目的.