中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-SW-351)
- 作品数：38 被引量：527H指数：15
- 相关作者：张建明郑波张明义马小杰李双洋更多>>
- 相关机构：中国科学院浙江建设职业技术学院长安大学更多>>
- 发文基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目国家自然科学基金中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程天文地球环境科学与工程更多>>
- 青藏铁路开放边界块碎石类路基速度场和温度场特征非线性分析被引量：4
- 2007年
- 针对青藏高原多风的特点及其气温和地质条件,在考虑全球变暖的条件下,研究青藏铁路开放块碎石夹层路基和开放块碎石护坡路基的速度场及其在未来50年的温度场变化特征。结果表明,在外界风的作用下,两种块碎石路基的道砟层和块碎石层内的对流换热方式以强迫对流为主;在年平均气温为-4.0℃,考虑未来50年青藏高原气温升高2.2℃条件下,这两种路基结构均能不同程度地抵消气候变暖和铁路建设所带来的负面影响,对其下部多年冻土起积极保护作用,但开放块碎石夹层路基的降温效果好于开放块碎石护坡路基,而且还发现在铁路运营50年后开放块碎石护坡路基内部将出现终年融化夹层,这一问题应引起设计与施工部门的重视,以采取相应的措施来维护这种冻土路基的多年稳定。
- 张明义赖远明高志华李双洋
- 关键词：速度场温度场多年冻土青藏铁路
- 青藏铁路冻土路基合理路堤高度研究被引量：22
- 2006年
- 从反映冻土路基热稳定性的路堤临界高度出发,结合青藏铁路冻土路基试验工程,对青藏高原冻土路基的合理路堤高度进行现场试验研究及数值模拟研究。现场试验结果表明:路基下冻土人为上限的变化与路堤高度呈非线性关系,路堤高度太小或太大都会造成路基下多年冻土上限的下降。数值计算结果表明:在相同年平均地温条件下,路基下冻土的人为上限随路堤高度的增大而上升,随路基运行时间的增长而下降;当路堤高度大于一定数值时,在路堤建成的第1个寒季过后,路堤内会残留融化夹层,并且融化夹层的厚度随路堤高度的增加而增大;年平均地温分别为-0.3,-0.5,-1.0,-1.5,-2.0℃条件下,路堤的下临界高度分别为6.8,4.2,1.1,0.6,0.5 m;上临界高度分别为3.4,3.4,3.9,4.1,4.4 m。路堤临界高度存在的年平均地温临界值约为-0.6℃。
- 张建明章金钊刘永智
- 关键词：青藏铁路冻土路基路堤数值模拟
- 青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土旁压试验研究被引量：15
- 2008年
- 为研究青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土的力学性质,在青藏铁路北麓河试验段开展一系列旁压强度试验。试验研究表明:路基的增加引起路基下多年冻土温度升高,未冻水含量增加,最终导致冻土旁压临塑压力Pf下降31%,旁压极限压力Pl下降44%,旁压剪切模量Gm下降80%。对于高温冻结黏土,富冰冻土和饱冰冻土Gm对温度变化的敏感性高于含土冰层;饱冰冻土的Pf和Pl对温度变化的敏感性高于富冰冻土和含土冰层。
- 马小杰张建明郑波李双洋
- 关键词：旁压仪高温-高含冰量冻土青藏铁路路基
- 昆仑山隧道漏水灾害的链式机制及断链新措施被引量：11
- 2006年
- 根据现场监测数据,阐述昆仑山隧道在各个阶段的漏水灾害情况;运用灾害链式规律的观点,揭示昆仑山隧道出现漏水灾害的链式机制;根据灾害链的断链原理和隧道漏水灾害的链式机制,按照保护冻土的原则,提出一种抛石断链新措施,并进行抛石断链措施的设计,同时指出该断链新措施在设计和施工过程中的的关键技术问题;根据传热学和渗流力学的基本理论,建立冻土渗流场和温度场耦合问题的三维数学模型,应用Galerkin法导出有限元计算公式,编制有限元分析程序。运用该数学模型和有限元分析程序,对昆仑山隧道DK977+578～DK977+682浅埋段在采取和不采取抛石断链新措施两种条件下的渗流场和温度场耦合问题进行三维非线性分析。分析结果表明:防治昆仑山隧道漏水灾害采取抛石断链新措施是可行的,可为寒区隧道漏水灾害的抛石断链新措施的应用和设计提供理论依据,为寒区隧道出现的漏水灾害提供新的分析思路和新的治理措施。
- 张学富张耀南梁波黄明奎肖盛燮
- 关键词：隧道工程灾害链渗流场
- 季节冻土区保温法抑制铁路路基冻胀效果研究被引量：46
- 2010年
- 模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化;进一步分析表明,铺设保温板后,对路堤中心下冻结深度线的提升具有显著的作用,但对坡脚附近土体冻结深度线影响甚微,应当做好路基边坡防护工作。考虑土体体积力和土体冻结相变产生的膨胀力,采用热弹塑性冻胀计算模型,得到冻土路基冻胀时的变形和应力分布。在此基础之上,对冻土路基发生最大冻胀时的变形场和应力场进行分析,结果表明:利用保温法增大热阻,推迟或预防地基土的冻结,可明显减小路基冻胀隆起变形,使路基中拉应力(拉应变)减小;铺设保温板后路基坡脚附近天然地表下季节冻结层土体仍发生较大冻胀变形,其冻结时巨大的冻结膨胀力对路堤边坡仍有一定的破坏作用。建议与换填法相结合,改善坡脚附近冻胀敏感性土的土质,减弱其冻胀性,从而减小冻胀力对路堤的破坏作用。
- 许健牛富俊李爱敏林战举
- 关键词：季节冻土区冻土路基温度场
- 重塑粘质黄土冻胀敏感性试验分析被引量：12
- 2010年
- 以沈哈高速铁路沿线具有代表性的粘质黄土为研究对象,在室内冻胀试验条件下,研究了非饱和含水量、冷端温度、冻结速率、补水条件以及冻融循环对土体冻胀特性的影响。试验表明,在封闭系统下,非饱和土体冻胀系数随含水量增大而增大,且最终趋于一个稳定数值;封闭系统下,随着冷端温度的降低,含水量较大土样的冻胀系数逐渐减小,含水量较小土样的冻胀系数逐渐增大;开放系统下,土样冻胀系数随冻结速率的减小逐渐增大,且增幅越来越大;外界补水条件下,土体冻胀量增加显著,但随含水量的增大,其影响逐渐减弱;干密度较小土样的冻胀总变形随冻融循环次数的增加呈指数递减的趋势,干密度较大土样则呈指数增加的趋势。
- 许健牛富俊牛永红林战举徐志英
- 关键词：含水量温度冻结速率冻融循环
- 多年冻土区开放块石护坡降温特性室内试验研究被引量：6
- 2008年
- 通过室内模拟多年冻土区太阳辐射及风作用的试验条件下,对粒径为15~20 cm的开放块石护坡降温特性进行研究。结果表明,开放块石护坡具有良好的降温效果。在块石护坡表面周期平均温度为正的条件下,护坡下的土体表层周期平均温度在第二个试验周期能够降至0℃以下,并且随着时间推移,土温继续呈下降趋势。同时,通过分析开放块石护坡内的温度场分布,可以发现,在环境气温最低时,块石护坡中部形成的封闭环状低温区相当于一个＂冷源＂,块石层内的能量传递以受迫对流-强化传热为主,并由此达到降温制冷目的,冷季吸收的冷量足以抵消暖季输入的热量,使得开放块石护坡的下伏土体在暖季仍能基本保持冻结状态。因此,在太阳辐射强烈、年平均气温为负并且多风的青藏高原多年冻土区,开放块石护坡可作为一种保护冻土路基长期稳定的措施。
- 何树生张明义张耀高志华金龙
- 关键词：多年冻土温度场
- 列车荷载下青藏铁路冻土路基动力响应分析被引量：30
- 2008年
- 根据带相变瞬态温度场的热量平衡控制微分方程,采用有限元方法计算分析了青藏铁路路基的瞬态温度场.随后,根据温度场的分布特点,应用Biot动力固结理论推导出的Biot动力固结控制方程,采用热、力间接耦合方法对青藏铁路路基在列车荷载作用下的瞬态动力问题进行了数值模拟,并系统的分析了列车荷载作用下铁路路基内的振动孔隙水压力、应力、位移等动力响应特点.
- 李双洋张明义张淑娟黄志军
- 关键词：青藏铁路路基温度场动力响应
- 高温-高含冰量冻土压缩变形特性研究被引量：20
- 2009年
- 高温–高含冰量冻土在外荷载作用下会产生较大的压缩变形,对路基稳定性产生极大影响。室内高温–高含冰量冻土恒载变温压缩试验表明:在较低温度-1.5℃,-1.0℃下,冻土的压缩量相对较小,而在较高温度-0.5℃,-0.3℃下,冻土的压缩量相对较大,且在-0.5℃、-0.3℃两级温度荷载下的压缩量占总压缩量的70%以上;温度是影响高温–高含冰量冻土压缩系数的主要因素,在高温区内,压缩系数随温度的升高显著增大,当温度为-1.5℃时,冻土压缩系数为0.04MPa-1,而当温度升高到-0.3℃时,冻土压缩系数变为0.29MPa-1。路基沉降变形计算表明:对于砂砾路面路基,当路堤高度大于临界高度时,在未来50a内不会发生融沉变形,路基的最大沉降量约为20cm,变形符合铁路稳定性要求;当路堤高度小于临界高度时,路基下冻土随着时间的延长会发生融化,产生融沉变形,导致路基变形急剧增大,造成路基失稳。
- 郑波张建明马小杰张军伟
- 关键词：土力学青藏铁路高温-高含冰量冻土路基沉降变形路基稳定性
- 循环荷载作用下高温-高含冰量冻土特性试验研究被引量：20
- 2010年
- 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、5.0MPa,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σ3=0.5MPa为临界围压。当围压大于0.5MPa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0.5MPa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。
- 高志华赖远明熊二刚李波
- 关键词：高温-高含冰量冻土动弹性模量动阻尼比
