青藏冻结粉土与玻璃钢接触面本构模型研究

冻土与构筑物基础接触面的本构模型是分析冻土区构筑物与冻土相互作用、评价工程安全稳定性的基础和关键.为了降低切向冻胀力对基础的上拔作用,防止发生冻拔失稳破坏,青海-西藏±400 k V直流联网工程基础广泛采用玻璃钢覆盖基础表面,以消减冻胀力.为了合理描述玻璃钢与冻土接触面力学特性,采用应变直剪仪开展了青藏冻结粉土与玻璃钢基础接触面直剪试验,获取了不同冻结温度条件下接触面剪应力-位移曲线,分析总结了接触面的强度变化规律和受力变形特性,基于试验得到的接触面本构规律建立了耦合温度效应的冻结粉土与玻璃钢基础接触面剪切应力-位移关系.模型预测结果与试验结果的比较表明,预测结果与试验结果吻合良好,该模型能够较好的描述接触面的力学特性.

青藏铁路多年冻土区润湿地段斜坡路基温度与变形分析

为研究青藏铁路高温高含冰量斜坡润湿地段路基稳定性,在青藏铁路K1139+940处开展地温、变形监测,分析路基地温、变形特征,建立温度、水分与变形耦合方程,预测斜坡水分运移对路基温度和变形的影响。结果表明:(1)斜坡路基阴阳坡效应明显,阳坡年平均温度比阴坡高2.5℃以上;(2)路基运营初期,左路肩下冻土上限下降、地表升温,而右路肩下上限抬升、温度降低,温度场的横向非对称分布导致明显的路基横向变形差异;(3)活动层水分渗流对路基阳坡下部温度和变形影响最明显,路基中心次之,阴坡最小,水分渗流加速了路基的升温和变形过程、加剧了路基温度场和变形的非对称分布;(4)斜坡路基运行50 a后,斜坡路基下部含土冰层全部融化、路面最大横向变形差异达到18 cm。对于含水量较高的斜坡地段,水分渗流对温度场和变形的影响不可忽略。

降水对北麓河地区多年冻土活动层水热影响分析

青藏高原降水变化影响高原生态环境的演变、干旱区水资源利用及地表工程结构的稳定性。为研究青藏高原北麓河地区降雨特征及其对活动层能量平衡的影响,以北麓河冻土工程与环境综合观测站2003至2013气象监测数据和活动层水热数据为基础,分析了北麓河地区降水特征及降水与地表水热变化的关系。结果表明:1)北麓河地区降水以5月至9月降雨为主,近10a来降水和气温呈增加趋势;2)夏季高频率、小量降雨事件有减少地表净辐射、增加地表蒸发潜热、降低土壤表层温度的作用;3)在降雨增加背景下冻土活动层含水量并未出现明显的增加趋势,地表蒸发潜热和水汽运移对活动层能量平衡作用不可忽略。

北麓河地区多年冻土地表能量收支分析

青藏高原地表能量影响高原生态环境的演变、水资源利用及地表工程的稳定性。以青藏高原北麓河气象站2012年10月~2013年10月气象资料和浅层地热流为基础,分析了北麓河地区地表能量收支和平衡特征。结果表明:1)北麓河多年冻土区能量平衡各分量冬季较小,夏季较大,净辐射、潜热、感热和地表土壤热通量年平均分别为72W/m^2、24.6W/m^2、65.5W/m^2和-18.3W/m^2;2)月平均感热大于潜热,年平均地表土壤热通量为负值,天然地表多年冻土处于相对稳定的状态,与五道梁、西大滩和唐古拉地区有明显区别;3)夏季降雨作用时间短暂,潜热影响有限,但降雨入渗引起的液态水分对流传热、水汽对流和扩散潜热对地表能量收支分析和土壤内部水热动态变化的影响不可忽略。

降水对多年冻土活动层水热影响定量分析

青藏高原降水变化直接影响多年冻土稳定性及高原生态环境的演变。为定量研究青藏高原降水对多年冻土活动层水热的影响,文中以北麓河冻土工程与环境综合观测站2013年降水资料和活动层水热数据为基础,定量分析了不同季节和不同时刻降水与活动层水热状态的关系。结果表明:1)北麓河地区暖季的高频率、小雨量降水对冻土活动层具有明显的冷却效果;2)冷季降水以少量降雪为主,雪盖厚度薄、持续时间短,不能起到保温层作用,快速融化的雪水反而升高活动层温度;3)不同时刻降雨对活动层的热影响差异明显,14点左右的降雨产生的能量变量最大。

斜坡渗流对青藏公路多年冻土路基温度场的影响

为了定量研究斜坡渗流对冻土区公路路基温度场的影响,建立了考虑相变和水分对流传热的冻土导热数值模型,对青藏公路斜坡路基温度场进行了数值模拟,研究了不同土质、不同斜坡坡度水分对流对冻土路基温度场的影响。结果表明:活动层水分渗流对冻土路基的影响主要表现为人为上限下降以及深部冻土的升温,水分渗流对路基下坡脚、路基中心的影响最为显著;浅地表导水系数越高、坡度越大,水分流动对温度场影响越大;对于浅层地表渗透性高(Ks>4×10-7 m·s-1)、含水量接近饱和且坡度较大(>10%)的斜坡路段路基,水分渗流对冻土路基稳定性影响不可忽略。