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人工冻土冻胀数值模拟分析  
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【英文题名】 Numerical Simulation of Artificial Freezing Method Induced Soil Frost Heave
【作者】 柯洁铭;
【导师】 杨平;
【学位授予单位】 南京林业大学;
【学科专业名称】 森林工程
【学位年度】 2004
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 南京林业大学
【网络出版投稿时间】 2004-07-28
【关键词】 人工水平冻结法; 数值模拟; 水分迁移; 冻胀位移; 冻结缘;
【英文关键词】 Artificial horizontal freezing method; numerical simulation; water migration; frost heave displacement; frost fringe;
【中文摘要】 人工冻结法施工产生冻胀会影响地表建筑物,使之产生各种破坏现象,因此,预报冻土冻胀对周围环境的影响非常重要,但目前关于这方面的研究还十分欠缺。本文总结了当前冻胀机理、数值预报模型和防冻害措施的研究成果。建立了冻土中的热传导模型,在计算冻胀时,利用水分人流量和时间关系计算水分迁移引起的冻胀应变;利用已冻土中未冻含水量和温度关系,求原位水的冻胀应变,将冻结引起的体积膨胀系数作为负的热膨胀系数,利用MARC程序中热应力的计算程序计算外界迁移水和原位水的冻胀位移;两项位移之和为总冻胀位移,并利用冻胀率和荷载的实验经验公式来考虑荷载对冻胀的影响。采用有限单元法对一维冻结和二维水平冻结模型进行数值模拟分析,经比较模拟计算和实测结果,其误差在10%~15%之间,说明本文所提模型和计算方法是正确可行的。探讨了在水平冻结情况下覆盖厚度(埋深)、冻土壁厚度、开挖半径、含水量和盐水温度对冻胀位移的影响。经计算得出如下结论:地表竖向位移在靠近对称面处最大,随距对称面距离的增大而呈波浪形减小,而地表水平位移则在距对称面一定距离才达到最大值,其最大值的位置和覆盖厚度成正比,受其它因素的影响不大。地表最大竖向冻胀位移随荷载增大按指数规律减少...
【英文摘要】 Frost displacement is very important to predict the influence to the environment during the article frost construction because it may affect buildings on the earth due to the frost heave by water migration, thus cause a variety of destructions. Yet relative study is quite short. The research results of frost heave mechanisms, numerical predication models and the frost precaution method are summarized in this paper, and the heat transfer model in the frozen soil is formulated. On calculating the frost heave,...

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导师:杨平    导师单位:南京林业大学    学位授予单位:南京林业大学
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