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为准确客观地评估多年冻土公路路基稳定性,构建了以冻土特性、地质环境、气候条件和工程状况为准则层,包含12个指标的评价体系。选取7个区间的多年冻土公路路基作为样本,通过G1法和熵权法分别计算各指标的主、客观权重,并采用博弈论方法确定各评价指标的综合权重。通过物元变换构建了冻土公路路基稳定性等级的物元体系,计算各指标的关联度。将博弈论组合赋权和物元可拓模型相结合,构建了一种新型的多年冻土公路路基稳定性评估模型,对7个区间多年冻土公路路基的稳定性进行评估。结果表明:年平均地温、工程措施、路基高度、年平均气温和含冰量是影响冻土稳定性最主要的因素;基于博弈论组合赋权和物元可拓模型的多年冻土公路路基稳定性评价方法,克服了G1法赋权中主观随意性带来的偏差,同时也避免了熵权法过于依赖指标数据而忽略指标重要性的问题,这使得多年冻土路基稳定性评估中的指标权重更加科学合理;评价结果与实际路基的变形监测数据吻合度较高,验证了该模型的科学性和有效性。

期刊论文 2025-01-10

季节性冻土地区的边坡稳定性问题一直是岩土工程领域的重要研究课题。文中通过对季节性冻土边坡冻融影响因素的分析,包括气候条件、土质特性、水分含量、地形地貌等,探讨了冻融作用对边坡稳定性的影响机制。同时,结合实际工程案例,提出了一系列有效的治理办法,如保温法、排水法、支挡结构加固法等,为季节性冻土地区的边坡工程建设和维护提供了有价值的参考。

期刊论文 2024-12-17

冻融作用下边坡的失稳垮塌是冻土区工程建设的重要病害。为探讨和分析西南地区季节冻土区边坡失稳的成因和稳定性变化规律,本文以巴塘地区季节冻土区边坡为研究对象,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的研究方案,在冻土水热耦合模型中采用考虑未冻水和孔隙冰赋存状态的负温区渗透系数模型。通过直剪试验,进一步得到了边坡重塑土的抗剪强度参数变化规律。基于冻土水热耦合效应,采用COMSOL有限元软件进行二次开发,将边坡坡高设为10 m,坡比为1∶1.5,坡顶和坡底分别向两侧延伸50 m和60 m,坡底向下延伸10 m,建立边坡稳定性计算模型,分析土体冻融过程中由于抗剪强度参数变化而引起的边坡温度场、渗流场变化规律及边坡失稳垮塌机理。结果表明,通过与一维土柱试验值对比,经修正渗透系数后的水热模型计算值相较实际值误差更小,验证了模型的准确性。距边坡表面1 m深度内温度变化幅度很大,1—3月气温持续较低且边坡内部深处温度相对较高,随深度增大土体温度单调升高;4—9月边坡表层升温比边坡内部快,内部深层土体保持相对较高的温度,随深度增大坡体温度呈先降低后升高的趋势;10—12月表层温度下降速度比内部快,且边坡深处...

期刊论文 2024-11-07

为探明冻结黏土爆破对大体积高强混凝土的振动响应机制,以赵固二矿西风井冻结凿井工程为背景,采用数值模拟方法分析了立井冻土爆破过程中的井壁振动响应特性及其对井壁稳定性的影响,并提出了一系列冻土施工质量控制措施。结果表明:掏槽药量、中空孔半径和地应力均对井壁振动速度有显著影响,井壁的振动速度与掏槽药量和地应力的大小成正比,与中空孔半径大小成反比;4段炸药起爆产生的振速要远大于其余各段炸药,且各段爆破引起的井壁轴向振速均显著大于其余方向,立井井壁最大等效应力随着时间的增加呈现增大后减小的趋势;提出了控制上部开孔质量、合理利用优质泥浆、优化冻结施工工艺、合理组织施工几项建议。本研究成果可进一步完善冻土爆破工程实践相关理论,减少施工过程中爆破振动对井壁的损伤。

期刊论文 2024-11-04

冻土是由冰胶结体、土颗粒、气体、未冻水组成的四相胶结体,其强度受温度影响较大,以至于冻土的强度准则比普通土的强度准则更为复杂。冻土强度准则在实际工程中有很广泛的应用,比如,可用于冻土边坡稳定性计算。由于冻土的复杂性,将未冻土的强度准则直接用于冻土边坡工程稳定性计算分析是不合理的。为研究冻土强度准则在冻土边坡稳定性判断中的应用,本研究首先在已有的冻土强度准则中选取Liao和Lai提出的代表性冻土强度准则,利用瑞典条分法和该强度准则推导了冻土土坡安全系数的解。其次,基于此强度准则推导的冻土土坡安全系数的解进行冻土边坡稳定性计算分析,并将计算结果与已有的冻土边坡分析数据作对比,验证该强度准则的适用性。计算结果表明:选用的强度准则计算出的安全系数与原冻土边坡安全系数比较接近,误差较小,该强度准则在冻土边坡稳定性计算方面有较高的精确性和适用性。最后,鉴于实际工程中非稳定状态冻土边坡较多,基于工程实用性,进一步总结给出了冻土边坡失稳防治措施。本研究可为寒冷地区冻土土质边坡的设计、建设、维护提供理论指导与参考。

期刊论文 2024-09-10

多年冻土泥炭地是重要的陆地碳库之一,在区域碳循环及气候变化过程中扮演重要作用。前期研究集中于区域气候变化对泥炭有机碳稳定性影响研究,但局地环境变化对其影响并不明确。新疆阿尔泰山多年冻土泥炭地是中国西北高山泥炭重要的分布地区之一,对气候变化响应敏感。本文选取阿尔泰山三处多年冻土区泥炭地(黑湖、哈拉萨孜和三道海子)剖面,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对比分析泥炭剖面易分解的碳水化合物和结构较稳定的芳香族化合物的含量变化特征,揭示不同局地环境条件下泥炭剖面中有机碳结构变化及差异特征;并结合泥炭剖面中总有机碳(TOC)、腐殖化度(HD)和灰分等理化指标以及局地环境特征,探讨阿尔泰山多年冻土区泥炭沉积过程,揭示泥炭有机碳结构稳定性变化的影响机理。结果表明,(1)阿尔泰山不同环境条件下多年冻土区泥炭剖面中有机碳结构含量特征存在明显差异。黑湖和哈拉萨孜泥炭剖面中芳香族化合物含量(26.63%和26.58%)显著高于三道海子泥炭剖面中芳香族化合物含量(21.21%);三道海子泥炭剖面中碳水化合物含量(36.12%)明显高于黑湖(21.84%)和哈拉萨孜(24.21%)泥炭剖面。(2)芳香族化合...

期刊论文 2024-08-06 DOI: 10.16089/j.cnki.1008-2786.000824

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日—2023年8月31日,共纳入1 027篇中文文献和854篇英文文献。结果表明:自2000年以来,冻土路基研究的发文量总体呈增长趋势;从2017年开始,英文文献的发布数量逐渐超过中文文献,其中我国学者在国际期刊的发文量占到80%左右;国内研究机构之间合作较为密切,以中国科学院西北生态环境资源研究院和北京交通大学为核心的科研机构及院校在冻土路基的研究中起着主导作用,而国际机构间的合作还有待加强。关键词聚类与突现图谱表明,冻土路基的研究主要围绕多年冻土路基的稳定性、路基病害与补强措施、季节冻土路基的病害防治展开。近几年,冻土专家学者们聚焦于新型路基稳定措施,路基的水、汽迁移机理,以及高铁路基的冻胀防治研究,新材料、新技术及新结构不断被引入到冻土路基研究。未来随着新能源、材料学、人工智能、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等新一代技术与机械化的融合,...

期刊论文 2024-07-17

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性,降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法,然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此,将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中,建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model, THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性,选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象,通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性,并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明,THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合,且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致;在夏季极端高温条件下,当多年冻土活动层融化至1.45 m时,斜坡将沿着融化锋面失稳,且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。

期刊论文 2024-05-08 DOI: 10.13577/j.jnd.2024.0215

植被覆盖对斜坡土壤水热变化具有显著影响,而水热变化会导致斜坡地下水位、稳定性改变。以黑方台斜坡植被覆盖区域、无植被区域的土壤温度与含水量监测数据为基础,基于水热力耦合数值模型,研究植被覆盖对季节冻土区斜坡土壤水热与稳定性影响。结果表明:1)无植被区域土体冻结深度更厚,冻结持续时间更长,促进地下水往植被覆盖区域渗流,导致植被覆盖区域土壤含水量更高。2)在冻结期,无植被区域地下水位的上涨幅度高于植被覆盖区域,在相同灌溉条件下,植被覆盖区域更容易发生滑动,其滑移面也更陡。(3)黑方台植被覆盖区域滑坡具有渐进后退式演化特点,每次滑移面均会沿滑坡后壁凹槽底部发生,形成逐级后退的破坏模式。

期刊论文 2023-12-05 DOI: 10.13448/j.cnki.jalre.2024.015

为了更合理地评价地震作用下热锚管框架支护多年冻土边坡的稳定性,基于波动理论和极限分析上限定理,并结合似黏聚力理论和冻土边坡失稳破坏模式,推导了地震波在冻融双层介质交界面处的波形转换和透射反射系数,给出了P波或SV波作用下的热锚管框架冻土边坡体系地震动力稳定性计算方法,并结合算例进行了分析与验证。结果表明:新型热锚管支护技术与热棒、锚杆相比其可靠性更好,能够从热学和力学2个方面共同提高冻土边坡的稳定性,其换热能力越强、极限锚固力越大,冻土边坡稳定性也就越高;入射地震波强度增加,热锚管冻土边坡体系的稳定性降低,且提出的地震稳定性分析方法与动力强度折减法和传统拟静力法结果总体趋势较为一致。研究结果可为热锚管框架支护冻土边坡的抗震设计提供科学合理的依据。

期刊论文 2023-10-31 DOI: 10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.10.010
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