多年冻土水热状况是影响路基稳定性的关键因素。为探明路侧积水对多年冻土路基长期稳定性的影响，首先基于青藏公路长期病害调查与水热监测数据，采用数理统计方法分析了路基积水发育状况与路基病害之间的相关性。其次构建了多年冻土路基路侧积水水热模型，分析了多年冻土公路路基水分迁移规律，得到了积水入渗情况下的路基长期变形机理。最后结合现有工程建设，提出了多年冻土地区路侧积水处治原则与防治建议。结果表明：青藏公路病害大致可分为沉陷、裂缝和翻浆3类，分别占路基病害总数的71.2%, 17.1%和11.7%;在路侧有积水的情况下，病害率平均高出50%左右；路侧积水对路基病害的影响主要体现为：水分渗透路径越短，路基高度越高，多年冻土地基含水率越高，路基病害发生几率越大；积水在路侧10 m范围内时病害率在20%以上，在10～30 m范围时病害率在5%～10%之间，在大于30 m范围时保持在5%左右；多年冻土路基含水率小于25%时，病害率不到10%,含水率处于25%～35%之间时，病害率在15%以上，含水率大于35%时，超过35%路段出现病害；在路侧积水入渗情况下，路基长期变形呈现出震荡增长的趋势，20 a内路基...
接地系统是维护牵引供电系统安全可靠运行、保障人身安全和电气设备安全的重要保护措施。若接地电阻值过大,接地体或地网点位异常升高,导致接地系统本身局部电位差超过安全值,无法迅速拉低电位保护操作者,造成重大人身伤亡。在东北地区冻土区土壤高电阻率地区接地极埋设施工,通过仿真计算快速有效地降低高寒季节性冻土地区接地阻值并保证接地电阻的稳定是施工中的重中之重,对铁路电力系统安全可靠运行、保障作业人员和电气设备安全具有非常重要的意义。深埋施工法在施工过程中取得了良好的效果,采用分层测量电阻率通过仿真验算,深埋接地极,根据冻土与非冻土下电阻率的变化规律,进行仿真验算,选用接地极数,有效的提高了高寒季节性冻土地区电阻率不稳定情况下接地极埋设的施工效率和降阻效果。
针对莫喀(莫斯科—喀山)高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基.通过对聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)、聚氨酯板(PU)和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS) 3种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板.通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响.结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递(减小冻深),抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.
为了研究片石层路基结构的冷却效果,在假定气候以百年升温3.4℃的速度在变暖、有典型的阴阳坡效应、夏季竣工的条件下,采用有限元热实单元方法,进行了数值仿真。结果表明,片石层路基温度场前10年冷却效果明显,第10年~第40年冷却效果变缓,第40年后温度场趋于稳定,路基沉降趋于稳定值17.1 cm,工后沉降满足规范要求,可见该路基形式有较好的保护冻土,延迟退化的功效。
通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土蠕变特性,冻结黏土的动蠕变曲线分为3个阶段:初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和渐进流阶段。依据人工冻土室内动三轴试验结果,基于动力学、连续介质力学和冻土力学原理,建立人工冻土在动荷载作用下的本构模型,即弹-黏弹-黏塑性本构模型。将改进的西原模型成功添加到ADINA软件平台中,利用该模型对人工冻黏土在动荷载作用下的蠕变进行有限元数值仿真,得出的有限元计算结果与试验结果相近。
研究目的:本文结合高海拔、高寒区铁路隧道施工的特点,介绍了冻土隧道施工通风控制的问题,提出了一种基于模糊理论的隧道施工通风新的控制系统。研究方法:采用两级模糊控制器,分别控制风量和风温两个被控参数.为了评价其实施效果,运用仿真技术,把设计控制方法和传统的控制方法进行比较。研究结论:该模糊控制系统不仅提高了隧道施工通风控制性能和自动化水平,而且节能效果非常显著。
通过冻土中锥型桩室内模型试验研究得出冻结土体中锥型桩承载力特征:Q-S曲线未发现“台阶”现象,也不存在陡降段,其破坏形式接近于渐进型。对现有冻土流变模型的分析,提出了用非线性牛顿体替代线性牛顿体,建立了改进的西源本构模型;并将改进的西源本构模型成功地添加到ADINA软件平台中。采用改进的西源本构模型对冻土中锥型桩室内模型试验进行了有限元数值仿真,模型试验结果和有限元计算接近,表明:采用有限元数值方法可为寒区冻土中锥型桩设计和施工提供参考。
应用非线性有限单元法和ANSYS软件,采用四面体等参单元和面-面接触单元对多年冻土区大直径钻孔灌注抗拔桩承载性能进行了数值仿真分析,得到了单桩极限抗拔力与现场荷载试验结果比较吻合.说明本文采用的分析方法能够客观反映多年冻土区桩-土相互作用的力学行为.
为探求基于主动冷却思路维护青藏铁路冻土路基稳定并适应青藏铁路建设和运营数字化的要求,进行了采控冷量维护冻土路基数值仿真系统的开发。系统集成了多种不同的采控冷量布管方式如水平纵向管路、倾斜管路、超低温制冷等,每种方式又分别考虑了不同水平的制冷参数,提供了自路基施工完成后20年内的路基和地层温度场演变以及不同采控方式之间的相互比较,界面友好,结果表现直观,方便了决策参考。