一、软岩冻融损伤的水-热-力耦合研究初探（论文文献综述）
张巨康[1]（2021）在《寒区隧道冻胀水热力耦合分析及控制措施研究》文中研究指明随着国家逐年侧重西部高原、东北高纬度等偏远地区的发展,铁路和公路交通网快速向这些地区延伸,越来越多的寒区隧道也相继建成,随之而来的冻胀灾害也愈发增多。尤其是洞口段常年受雨雪、暴风等严寒天气的影响,抗冻防寒尤为重要。目前关于冻胀破坏的系统研究较少,防寒措施的设置主要依靠工程经验,缺乏防冻效果的评价依据。基于此,本文采用文献调研、数值模拟和现场监测的方法对围岩冻胀发生机理以及相关因素对冻胀的影响进行研究,并提出了防止冻害发生的有效措施,主要成果如下:（1）介绍了围岩冻胀的发生机理、寒区隧道水热力耦合控制方程以及水热力耦合计算参数的取值方法,为后文关于寒区隧道三场耦合数值分析提供了理论和参数基础。（2）依托已建玉希莫勒盖隧道工程,采用ABAQUS有限元软件建立了隧道冻胀“水-热-力”三场耦合数值模型,并对模拟过程及围岩冻融引起的隧道变形与力学响应进行了详细分析,发现在围岩冻结过程中,拱顶、拱底及地表竖向位移均向上,拱肩及边墙水平位移向洞内,而拱脚处的变形相对较小;拱脚外侧和仰拱内侧最大主应力为正值,衬砌受拉,这两处为衬砌最不利位置,且衬砌受力随着冻融周期的增长逐渐增大。此外,将模拟结果与已建隧道的现场监测结果进行对比分析,从而验证了本模型的准确性。（3）基于水-力-热三场耦合模型对新建建平隧道的冻胀过程进行模拟分析,研究温度加载时间、温度极值、围岩弹性模量、围岩孔隙比四种因素对隧道冻胀变形及力学响应的影响,发现温度及围岩孔隙比对冻胀的影响较为明显;冻结壁的厚度、衬砌变形及衬砌应力随冻融周期和孔隙比的增大逐渐增大,随最低温度的减小逐渐增大。（4）从排水和保温两个方面对防止冻害发生的控制措施进行研究。通过研究深埋中心水沟的防冻效果发现,在考虑极端温度荷载下,中水沟埋深仰拱下0.3m即可满足抗冻要求;此外,通过研究施作保温层的防冻控制效果总结出了保温层施作长度的上下限,并发现5cm保温效果基本满足防冻设计原则。
彭小丽[2]（2021）在《寒区水工隧洞水热力耦合数值分析及衬砌结构稳定研究》文中认为寒区水工隧洞往往存在着复杂的围岩多场耦合和衬砌冻胀问题。为解决寒区水工隧洞在低温作用下孔隙水相变引起的围岩和衬砌冻胀问题,依托新疆某水电站引水隧洞工程,结合现场监测、理论推导、数值模拟,基于现场温度监测结果,分别建立低温水热力耦合模型和水-冰相变条件下的围岩-衬砌冻胀模型,分析水-冰相变对耦合作用的影响和相变条件下的围岩冻胀特性,研究不同工况条件下衬砌物理场的变化规律,最后针对寒区隧洞存在的冻害现象提出合理的预防和整治措施,为隧洞安全施工和长久运营提供合理参考。主要研究结论如下:（1）对引水隧洞布置测温点进行围岩内部和洞腔环境温度监测,结果表明围岩最大冻结深度为2.35m,洞腔温度在一个周期内呈余弦函数变化,此结果可作为后续数值分析的温度边界。（2）分析水-冰相变对水热力耦合过程中的影响作用,结果表明在200天的耦合过程中,洞内环境温度对围岩温度的影响范围约为5m,围岩负温区和冻结深度随冻结时间推移而增加;水-冰相变在围岩水热力耦合过程中直接影响冻结深度,相变减小冻结深度并延后最大冻结深度出现时间;考虑水-冰相变后的冻结深度更接近实测值。水-冰相变引起的冻胀现象使围岩应力和变形明显增大,无相变条件下围岩最大主应力值为0.385MPa,最大竖向应变为0.038%,有相变条件时最大主应力为0.475MPa,最大竖向应变为0.041%。围岩渗流场因洞内环境温度改变导致的水-冰状态改变使得孔隙水流速大小和方向改变,无相变条件下最大渗流速度为1.15×10-11m/s,有相变条件最大渗流速度为1.22×10-11m/s,渗流速度最大值出现在拱腰至拱底附近,须按照规范施加防排水措施。（3）推导基于整体冻胀模型的冻胀力解析解,并进行解析解对比验证,计算出引水隧洞围岩冻结层内侧和外侧的冻胀力值分别是10.856MPa、4.002MPa。建立考虑水-冰相变的围岩-衬砌结构模型进行围岩冻胀特性分析,结果表明计算所得围的岩最大冻结深度为1.66m,衬砌最低温度为-12.7℃;由于冻结深度变化速率受围岩温度梯度及洞腔环境温度影响,130天后冻结深度逐渐减小直至全部变为正温区;冻胀位移绝对值呈先增大再减小趋势,最大沉降位移量为1.96mm,最大冻胀应力为0.634MPa;与冻胀前相比,冻胀后的位移和应力均大幅度增加。（4）分析衬砌结构在200天内的物理场性质,结果表明衬砌应力和位移受混凝土水化热和环境温度影响明显,最大主应力值为8.588MPa,最大位移量为1.929mm;衬砌自身温度越高,内外两侧应力和位移差值越大;低温条件下的衬砌受正温影响更为敏感。编写衬砌模型脚本,变参数研究不同工况下衬砌的温度、应力和位移,得到不同工况下的衬砌应力场状态,研究表明衬砌的应力场状态对衬砌厚度、衬砌刚度和洞腔温度敏感程度表现为:洞腔温度>衬砌刚度>衬砌厚度。
韩龙强[3]（2021）在《富水砂砾露天矿边坡稳定性分析方法与处治技术研究》文中提出在河流冲击地区开挖露天矿是一个世界性难题,如何预防地下水的渗入成了影响露天矿边坡稳定性和矿山安全生产的关键问题。国内外许多类似矿山在该领域展开了大量的探索工作,但鲜有成功的先例,富水露天矿山面临着“水患难止、边坡难固、有矿难采”的窘境。针对如何在地下水丰富地区开挖露天矿这一难题,本文以河北省迁安市腾龙露天矿边坡的止水固坡工程为背景,对邻近河流的矿山边坡稳定性评价方法、有限土体土压力和地下连续墙稳定性解析解等内容进行研究。在此基础上提出地下连续墙止水固坡技术方案,对地下连续墙施工参数和工艺进行优化设计,并对地下连续墙在冬季冻胀作用下的受力特性、损伤机理及冻融疲劳寿命等内容进行了深入研究。课题成果成功解决了腾龙露天矿止水固坡工程的技术难题,地下连续墙止水固坡方案可避免抽排水造成的地下水环境破坏、水资源浪费等问题,符合“绿色、安全、可持续发展”要求,可为类似矿山边坡的防渗工程提供有益参考,对提高我国乃至世界矿石产量具有积极意义。主要的研究工作和研究成果如下:（1）露天矿边坡稳定性双安全系数评价方法研究。从岩土体材料软化特性出发,根据岩土体强度参数从峰值强度到残余强度的变化规律,建立了岩土体非等比折减系数间的数学关系式;结合强度理论和边坡潜滑面上岩土单元体的应力状态,以折减前后单元体的抗剪强度之比定义安全系数,计算边坡任一点安全系数和综合安全系数,实现同时从局部和整体评价边坡稳定性;最终以单元体最大剪应变率为特征量,引入高斯平滑滤波技术,建立一种新的边坡滑面纵横双向路径搜索法,并分析了折减方式、岩土体强度参数及坡形参数等因素对边坡滑面的影响规律。（2）考虑露天矿边坡平台宽度的有限土体土压力研究。根据极限平衡理论和平面滑动假设条件,考虑墙体平台有限土体尺寸参数、强度参数和墙土间摩擦角等因素,构建了不同形状有限土体土压力的计算模型,分别建立了有限土体主动和被动土压力计算公式;然后分析了有限土体土压力公式的适用范围,并详细研究了各种因素对有限土体破裂面倾角、土压力合力和土压力损失量的影响规律。（3）考虑有限土体效应的复杂工况下地下连续墙稳定性研究。重新构建了地震工况下有限土体被动土压力公式,在此基础上,建立了考虑地震（爆破震动）、地下水和冻胀作用等因素的地下连续墙体稳定性计算模型,分别推导了地下连续墙抗滑移安全系数、抗倾倒安全系数和抗“踢脚”安全系数解析解,并分析了不同因素对地下连续墙稳定性的影响规律,为地下连续墙等支挡结构的设计提供理论基础。（4）富水砂砾石地层露天矿止水固坡技术研究。为解决富水砂砾石地层露天矿止水固坡技术难题,针对边坡高水压-低强度的复杂条件,引入大型地下连续墙技术;根据墙体不同被动土压力水平,开发了两种地下连续墙止水固坡结构:单一地下连续墙结构和锚拉式地下连续墙结构;以单一地下连续墙结构为例,建立正交试验对地下连续墙施工参数进行优化设计;针对砾卵石地层厚度大,易塌槽难题,提出采用抓斗与冲击钻相结合的“三钻两抓”、“旋喷改性成槽”等工艺技术,克服了地下连续墙成槽难题。成功解决了富水砂砾石地层中开挖露天矿边坡的重大技术难题,地下连续墙止水固坡方案可避免抽排水造成的地下水环境破坏、水资源浪费等问题,符合“绿色、安全、可持续发展”要求,可为类似矿山边坡的防渗工程提供有益参考。（5）越冬期地下连续墙受力变形特性与冻胀损伤机理研究。考虑岩土体热力学参数随温度变化特性,建立了地下连续墙水-力-热三场耦合模型,分析了矿山不同开挖阶段,无冻胀、单向冻胀和双向冻胀工况下边坡和地下连续墙的变形和受力特性;研究了冻胀温度和冻胀时间对地下连续墙受力、变形和损伤机理的影响规律;在此基础上结合混凝土 S-N曲线,对地下连续墙不同部位处混凝土的抗压、抗拉和抗拉-压疲劳寿命进行了研究。
肖永刚[4]（2021）在《高寒边坡岩体采动响应与多场耦合时效致灾过程研究》文中认为在我国西部高海拔寒区,反复的冻融循环造成岩体物理力学性能不断劣化,严重影响岩体工程的稳定性,随着高寒地区工程建设的进行,冻融灾害问题日益受到重视,开展高寒地区露天矿岩质边坡岩体损伤劣化及时效致灾机理研究既有理论意义又有工程应用价值。本文以新疆和静县备战铁矿挂帮矿边坡为工程背景,采用理论分析、现场探测、室内试验以及数值模拟的综合研究方法,研究高寒边坡岩体采动响应与多场耦合时效致灾过程,获得的主要成果如下:（1）采集备战铁矿东边坡凝灰岩岩样,进行了冻融循环试验、单轴压缩、三轴压缩岩石力学试验和声发射监测试验,研究了高寒边坡凝灰岩在循环加卸载、稳轴压卸围压以及常规应力路径条件下的变形破坏特征,揭示了冻融循环和不同应力路径对岩石损伤破裂的结构劣化及灾变机理。（2）对凝灰岩岩样进行0、20、40、60和80次冻融处理后,通过SHPB试验系统进行了三种不同冲击气压作用下频繁冲击动力扰动试验,获得了冻融凝灰岩试样频繁冲击下的动力学特性,通过超高速照相机以及试验后CT扫描,揭示了冻融凝灰岩在频繁冲击荷载下的宏细观破坏机制。（3）采用NUBOX-6016型智能振动监测仪对备战铁矿挂帮矿边坡进行振动监测,通过萨道夫斯基公式拟合出了边坡爆破振动传播规律,建立了备战铁矿挂帮矿边坡数值模型,分析了挂帮矿边坡在露天爆破振动下的应力、应变和振动速度等动力响应特征,揭示了露天爆破对挂帮矿边坡的影响规律。（4）基于三维激光扫描研究了东帮矿山边坡岩体结构面和结构体空间形态和分布规律;通过考虑冻融劣化效应修正了岩体广义霍克-布朗强度准则中的参数,建立了霍克-布朗冻融损伤强度破坏准则,实现了岩体强度参数随冻融循环次数劣化的时效过程,将修正模型导入COMSOL Multiphysics多物理场分析软件;考虑水冰相变,基于能量守恒方程、质量守恒方程和应力平衡方程建立岩石THM耦合模型,建立了备战铁矿挂帮矿边坡三维地质力学模型,研究了备战铁矿挂帮矿边坡的采动响应及在多场耦合作用下的时效破坏过程。
雷肃[5]（2021）在《基于冻土与水泥砂浆界面剪切的锚杆荷载传递特性研究》文中研究说明随着国家对寒区的经济建设力度加大,冻土区工程建设中遇到了大量边坡。锚杆作为支护边坡的重要手段,在冻土边坡中也有广泛应用。寒区土体的物理力学特性会跟随气候等因素变化而发生改变,对冻土层中锚杆的抗拔性能及锚杆的安全使用造成了不可忽视的影响。所以研究温度和含水率变化条件下锚杆的承载性能及变形响应情况是至关重要的。本文首先根据土体温度与含水率变化情况设计了室内试验,确定了锚杆-冻土接触面的力学参数变化规律,在此基础上,推导了锚杆锚固段荷载传递的非线性微分方程,建立了锚杆传递的力学模型,进而分析了不同温度和含水率下的锚杆在拉拔载荷作用下承载力和变形响应,并通过ABAQUS有限元软件计算了不同时期锚杆-冻土体系温度场的影响。首先,针对锚杆-冻土接触面的力学参数变化规律的问题,设计了接触面剪切试验,通过对试样设置不同梯度的初始含水率及不同的冻结温度,得出了水泥砂浆-冻土接触面的力学参数随着土体初始含水率及温度的变化规律。结果表明:随着温度的降低,接触界面的粘聚力逐渐增大到一定值后保持稳定,内摩擦角随温度的降低而增大;接触界面的粘聚力和内摩擦角随含水率的增加表现为先增大后减小,并存在一个临界含水率,此时界面剪切强度最大。在小载荷作用下,应力-位移关系接近直线。随着剪应力的增大,应力-位移关系发展成为曲线,且速率不断减小。当剪应力增大到一定值时,剪切位移急剧增大。其次,假定锚杆的剪切应力和剪切位移为双曲线非线性,建立了考虑温度和含水率的锚杆锚固段荷载传递的非线性微分方程,并用有限差分法求解了该微分方程。根据解答分析其应力分布特征,结果表明:锚杆的抗拔承载力随着温度降低而增大,锚杆的轴力和剪应力分布也会受到温度的影响,温度越低,剪应力越集中于锚杆张拉端,且锚杆的轴力衰减越快,随着含水率的增加,锚杆的抗拔承载力表现为先增大后减小的形式。最后,通过ABAQUS数值模拟软件建立了考虑相变潜热的锚杆-冻土体系顺序热力耦合模型,与理论方法对比验证结果吻合。最后分别对冻结期、融化期、气温最高及气温最低四个时期的锚杆-冻土体系的受力变形及承载力进行了分析,结果表明:拉拔荷载下锚杆周围土体的剪切应变及位移受温度的影响,温度越低变形越小。融化期的土体产生位移范围最广,这是由于融化期的融化层厚度最大,拉拔前期融土先发生形变,拉拔后期由于下部的冻土上移而引起形变。气温最低期与冻结期的极限承载力要远高于气温最高期及融化期,其中气温最低时锚杆的极限承载力最高,融化期锚杆极限承载力最低;锚杆的轴力分布体现出很强的非线性。
吕志远[6]（2020）在《水力耦合作用下饱和梯度冻融土变形—裂缝演化规律试验研究》文中指出冻结法是城市地下含水软弱不稳定土层中最主要的施工方法。当地下工程永久结构形成后,冻土帷幕将自然（或人工）解冻。由于冻结温度场的不均匀性导致冻融土呈现出显着的梯度特征。冻土帷幕解冻后水压逐渐恢复,梯度冻融土在上覆荷载和水压同时作用（水-力耦合）下逐渐变形沉降,通过改变地层与永久结构的接触性状控制土与结构相互作用机理和地下工程运维期永久结构的荷载演化。因此,考虑土体饱和条件,研究水-力耦合作用下饱和梯度冻融土变形、甚至开裂演化规律,具有重要的学术与工程价值。本文通过自行研制的有压冻融过程中（水-热-力耦合环境）变形可视化试验装置,系统研究了饱和梯度冻融土变形-裂缝演化规律。采用半圆不锈钢和透明聚碳酸酯板观察窗组合结构压力室,实现数字照片自动采集;采用气压加载方法控制试样径向热流;采用竖直方向温度梯度冻结-均匀温度融化在饱和土中产生初始“梯度”;试验结果表明:新研制的冻融过程变形可视化实验系统温控效果良好,变形捕捉可靠。不排水条件下有压冻融后饱和土样内部孔压增大,表明其具有体缩趋势。数字图像分析表明:水-力耦合加载初期,饱和试样的局部化区、最大径向变形位置随非均质度的变化而波动上升,而在水-力耦合加载后期则趋于稳定;相对于冻融温度,水压及其作用模式对饱和试样局部化区和最大径向变形位置影响更加显着。CT扫描试验结果表明:冻结导致试样内部水分迁移和重分布,靠近试样中下部高温位置出现多层分凝冰导致冻融后产生富水的裂缝聚集区;随初始水压增加,试验后该裂缝区有向上部扩散的趋势,裂缝聚集区最大裂缝体积、体表面积和形状参数逐渐增大。
郭一兴[7]（2020）在《寒区翼墙式隧道洞口段冻胀变形研究》文中研究表明在我国,季节性冻土大约占我国国土面积的55%,多年冻土大约占国土面积的20%。随着交通事业的发展,我国在冻土地区修建了许多隧道。然而,这些隧道非常容易发生冻害,比如衬砌冻胀开裂、洞门开裂、排水系统冻结堵塞等等。隧道的冻害不仅影响隧道结构的稳定性,增加隧道的管理维护成本,其还对行车安全带来了严重的不利影响。在隧道工程中,端墙式洞门与翼墙式洞门占比较大,同时,隧道洞口段受外界环境的影响最大,容易发生冻害问题。本文以室内模型试验为基础,同时结合数值模拟方法,对寒区隧道洞口段的温度场、水分场和冻胀变形规律进行了研究,初步探讨了围岩温度、水分环境与冻胀变形之间的关系。本文的主要工作如下:（1）为试验研究及数值仿真提供可靠参数进行了围岩土力学基本特性试验,包括密度试验、含水率试验、直剪试验、液塑限试验和击实试验,从而得到填土的含水率、密度、抗剪强度指标、液限、塑限等物理参数,为模型试验和数值分析提供依据。（2）根据相似理论,考虑水-热-力耦合效应研究确定模型的试验相似比并制作模型、埋设传感器,对隧道洞口段模型的温度、衬砌变形、洞门墙受力及冻胀位移进行数据采集和分析。试验研究表明:随着温度的降低,模型内的水分冻结膨胀,对外产生了冻胀力。温度越低,冻胀力及冻胀变形越大,当模型完全冻结后冻胀力及冻胀变形逐渐趋于稳定。模型冻结后衬砌产生了水平方向的变形,越靠近洞门墙冻胀变形量越大;冻胀力对隧道洞门墙产生了水平推力;三次冻融循环下,第二次完全冻胀时洞门墙受到的冻胀力最大。（3）通过建立水-热-力耦合微分方程组,考虑了围岩冻结过程中的相变潜热及水分迁移过程的非线性因素,利用COMSOL Multiphysics软件实现了洞口段水-热-力三场耦合求解。探讨了隧道洞口段温度场及水分场分布规律及冻胀变形特点。（4）数值研究分析表明:在数值计算条件下,模型在冻结过程中水分向温度荷载面发生了迁移;模型中的水分冻结后使得土体发生了膨胀,当存在约束时产生了冻胀力。其中,隧道的拱顶处及洞门墙的墙角处所受冻胀力最大;洞门墙在水平冻胀力的作用下发生了冻胀变形,水平方向的最大冻胀变形位于端墙与翼墙的顶部。
李继昀[8]（2020）在《冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究》文中提出在我国东北、西北以及青藏高原等多个地区都含有大面积的冻土。冻土具有流变性、瞬时强度远远大于长期强度的特性,再加上这些地区复杂多变的外部气候环境,冻土地区的工程结构建设还必须面临两个主要危险:冻胀和融沉。而这些灾害为后期的工程建设埋下了安全隐患,同时也是制约该地区经济发展的重要因素。近几年来,我国先后在冻土地区已修建了越来越多的铁路隧道,各种边坡的失稳破坏现象也逐渐增多。隧道洞口段经常是导致坍塌,开裂和损坏的区域之一。故洞口段边仰坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题,开展对寒区隧道的相关研究,对于这些地区的隧道建设和工程理论的完备具有重要的意义。本文以隧道洞口边仰坡作为研究对象,考虑了冻土的热学参数以及隧道洞口段围岩的水热耦合环境,通过建立室内模型试验并利用ANSYS数值模拟,研究不同含水率和不同坡角下寒区隧道洞口边仰坡的变形特点。论文主要进行了下述工作:查阅相关隧道工程的文献,获取土体随温度变化的物理力学及热力学参数,总结了冻土地区隧道、冻土力学和热传学等基本理论知识,参考相似理论创建相似比为1:50的试验隧道模型,选用的土样为硬塑性、粉质粘土,经过模型箱中的冻结过程,测出隧道洞口段在冻结过程的温度场,应力场和位移场的变化情况。利用ANSYS有限元软件对隧道试验模型进行热-力耦合分析,探究在不同含水率和不同坡角下模型的温度场、应力场和边坡的位移变化规律,将所得的数值模拟结果与试验结果进行对比。结果发现:室内试验和数值模拟中的温度场结果基本吻合;数值模拟得到的水平冻胀力要大于室内试验结果,平均误差约为10%,随着含水率的增加,两种分析方法下的水平冻胀力都增大了约12%;室内试验所测的位移变形分别为1.93mm和2.24mm,数值模拟中,产生的最大位移分别为2.07mm和2.4mm,冻结试验所得结果与数值计算结果平均误差约为7%;随着隧道坡角的增大,边坡产生的位移变形也增大,坡角与位移的变化成正比关系。
罗路广,裴向军,黄润秋,裴钻[9]（2020）在《冰缘地区岩质斜坡冻融侵蚀时空分异特征与产屑率研究》文中进行了进一步梳理新疆天山地区是我国高海拔、高纬度、大温差典型代表冰缘山区,本文基于气象水文站及现场监测获取的大气温度和降水变化规律,建立了天山地区冻融侵蚀强度评价模型,结合野外三维激光扫描观测结果初步探讨了冻融侵蚀时空分异规律对岩体产屑率的影响。研究结果表明:（1）大气温度、岩体结构、降水量、坡度、地震烈度和坡向等因素对冻融侵蚀强度的贡献值依次减小。（2）天山地区冻融侵蚀下界海拔约为2600～2900 m,冻融侵蚀的空间分布具有明显的垂直分带性和纬度坡降性,时间上具有明显的季节变化特征,融化和冻结交替时大气温度在冻融侵蚀基准线0℃上下波动频繁,冻融侵蚀最为强烈。（3）溜砂坡形成过程被划分为岩体冻融侵蚀产屑、岩屑运移和堆积3个阶段;花岗岩（硬岩）、砂岩（中硬岩）和千枚岩（软岩）斜坡产屑率随冻融侵蚀评价指数增加而增加,随岩石冻融系数增加而减小,建立不同岩性斜坡产屑率与冻融侵蚀强度和岩石冻融系数的定量关系式。该成果可以为冰缘山区岩体冻融侵蚀理论研究、工程建设及防灾减灾提供参考。
方士正[10]（2020）在《负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究》文中研究说明我国的能源供给的大部分仍然是靠煤炭来完成,由于储量分布不均再加上中东部地区早期开发早,所以我国中东部地区煤炭资源几乎消耗殆尽,因此形成了我国现在煤炭开发的格局,即向深部以及西部地区发展的趋势。特殊的成岩环境和沉积过程,造成我国西部地区广泛分布着中生代侏罗系、白垩系胶结程度较低的一类软岩地层。弱胶结岩石的胶结能力差,受扰动后易产生裂隙,形成导水通道,给工程建设和安全带来隐患。目前工程中常采用人工冻结法进行施工,冻结地层开挖过程中,常使用动力机械开挖或者钻眼爆破法。无论是哪种方法,冻结岩体都经常处于动态荷载中,冻结岩体在动态荷载下的力学响应不仅关系到工程的高效掘进,还影响到冻结壁的安全稳定。本文针对西部井筒工程中常见的弱胶结红砂岩,对其负温环境下的动态力学性质开展研究。从加载速率、温度效应、侧向约束作用三个方面为切入点,利用改进后的霍普金森杆实验系统,首先对常温下干燥和饱水弱胶结红砂岩动态力学性质进行研究,分析含水条件对其动态力学性质的影响;其次,根据现场冻结温度,设置试验温度梯度为25℃～-25℃,开展负温环境下弱胶结红砂岩的动态压缩、拉伸性能研究,建立加载速率、温度、约束状态与其动态力学特征参数的关系;基于SHPB能量分析方法,分析讨论了单轴压缩加载时冻结饱水弱胶结红砂岩的能量耗散规律,最后分析了岩石的宏细观破坏特征,并进行了相应的解释。围绕着负温环境下弱胶结红砂岩动态力学响应,本文取得了一定的结论,主要表述如下:（1）采用XRD、SEM、低温压力机、声波测试仪等多种测试手段对弱胶结红砂岩的物理力学性质进行分析。通过试验确定了弱胶结红砂岩的矿物成分,岩石内部颗粒接触方式,纵波波速特征等。准静态试验结果表明,干燥和饱水状态下弱胶结的力学特征参数均具有显着的温度效应。干燥岩石的压缩强度、拉伸强度均随着温度的降低而增加;饱水岩石的压缩强度、拉伸强度随温度降低先增加后减小的变化趋势,拐点均在-15℃出现。对比干燥和饱水岩石的准静态力学强度及弹性模量,发现水的存在对弱胶结岩石力学行为具有显着的影响,干燥岩石抗变形能力强于饱水岩石。（2）针对含水状态对弱胶结红砂岩动态力学性质影响,通过调节撞击杆冲击速率下施加不同荷载,开展了两种含水状态下岩石的单轴及侧向约束下的动态压缩试验,以及基于巴西圆盘试验的动态劈裂拉伸试验。通过试验得出,岩石动态力学性质与加载速率（应变率、加载率）密切相关,各项力学特征参数均表现出加载速率的强化效应。水的存在对弱胶结岩石有显着的劣化效应,干燥岩石动态强度均大于相应的荷载形式下的饱水岩石强度。侧向约束对岩石的动态力学性质影响显着,动态压缩荷载作用下,岩石的强度及临界应变均显着提升。（3）针对负温环境下的饱水弱胶结红砂岩动态力学响应问题,利用改进后的SHPB实验系统进行了不同应变率的动态压缩试验,及基于巴西圆盘实验的动态劈裂拉伸试验,分析和讨论了负温梯度、应变率及约束状态对饱水弱胶结红砂岩的动态力学响应的作用规律。试验发现,负温范围内对岩石破坏随着温度降低存在由脆性向塑性转变的趋势;各温度下饱水弱胶结红砂岩均对应变率敏感,随应变率的增加出现强度提高的特征。综合考虑弱胶结岩石的温度效应和应变率效应,对两个主要影响因素与强度进行拟合,发现各温度下动态单轴压缩强度与应变率的关系可以近似的表示为:对比单轴及侧向约束时的动态强度发现,各温度下侧向约束影响因子值均大于1,体现了侧向约束对负温环境下岩石承载能力的提升。（4）饱水弱胶结岩石的强度和动态弹性模量在动态荷载作用下表现出显着的温度效应。在室温至-15℃范围内,岩石动态压缩强度随温度降低呈增高趋势,-15℃～-25℃温度范围内,随温度降低强度减小,在负温范围内呈双折线状,表明弱胶结红砂岩的动态拉伸性质同样受到加载率和温度环境的共同影响。（5）基于SHPB的能量算法,对弱胶结岩石在动态单轴压缩破坏中的能量耗散问题进行研究,分别对常温下干燥和饱水岩石、负温下饱水弱胶结红砂岩的耗散能随加载速率和温度变化关系进行分析和讨论。结果发现,常温下干燥和饱水试样的耗散能均具有显着的应变率相关性,与应变率具有线性正相关关系。当岩石处于负温环境时,在低应变率下内部颗粒是主要的力学响应载体,当应变率增加后,温度对其内部结构的作用开始显现。为预测弱胶结红砂岩的能量耗散能力,建立单位岩石体积耗散能与温度和应变率的关系。（6）针对经历水力热耦合作用后的岩石宏细观破坏特征进行分析。首先对压缩及拉伸荷载作用下的岩石破碎形态进行研究,分析温度及加载速率对岩石破坏的作用规律。对水热岩耦合作用机理进行分析,提出了温度的强化作用和弱化作用的细观机制,强化作用主要体现在岩石内部机制的收缩,水冰相变对岩石内部孔隙的固态填充,弱化作用是由于颗粒间在负温下收缩系数不匹配,水冰相变引起的冻胀力作用。就本试验而言在-5℃～-15℃温度范围内,强化作用起主导地位,在-15℃～-25℃温度范围内,弱化作用则更为显着。（7）通过对岩石断口的SEM图像分析发现,弱胶结红砂岩的断裂形式主要为胶结物破坏,颗粒间破坏,伴有少量的穿颗粒破坏,温度梯度对岩石断口形貌产生显着影响。
二、软岩冻融损伤的水-热-力耦合研究初探（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、软岩冻融损伤的水-热-力耦合研究初探（论文提纲范文）
（1）寒区隧道冻胀水热力耦合分析及控制措施研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 水热力多场理论试验研究 |
| 1.3.2 水热力耦合数值计算研究 |
| 1.3.3 寒区隧道病害与防治研究 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 寒区多场耦合计算原理研究 |
| 2.1 寒区隧道冻胀破坏机理 |
| 2.1.1 围岩冻胀机理 |
| 2.1.2 衬砌冻胀变形破坏机理 |
| 2.2 寒区隧道温度场控制方程 |
| 2.2.1 隧道热传递方式 |
| 2.2.2 考虑相变的温度场控制方程 |
| 2.3 寒区隧道水热力耦合控制方程 |
| 2.3.1 寒区隧道水热力耦合机理 |
| 2.3.2 寒区隧道水热力耦合控制方程 |
| 2.4 水热力耦合计算参数取值分析 |
| 2.4.1 未冻水含量 |
| 2.4.2 等效比热 |
| 2.4.3 随机等效导热系数 |
| 2.4.4 渗透系数 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 水-力-热三场耦合数值分析及验证 |
| 3.1 玉希莫勒盖隧道工程概况 |
| 3.2 玉希莫勒盖隧道数值模拟过程 |
| 3.2.1 ABAQUS简介 |
| 3.2.2 模型的建立 |
| 3.2.3 模拟过程 |
| 3.3 模拟结果验证分析 |
| 3.3.1 温度验证 |
| 3.3.2 围岩压力验证 |
| 3.4 冻融阶段结果分析 |
| 3.4.1 温度变化 |
| 3.4.2 围岩及衬砌变形 |
| 3.4.3 围岩及衬砌应力 |
| 3.4.4 孔压及渗流场 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 寒区隧道冻胀变形及力学响应影响因素研究 |
| 4.1 工程概况 |
| 4.1.1 地形地貌及气象 |
| 4.1.2 现场衬砌温度监测 |
| 4.2 三场耦合模型适用性研究 |
| 4.3 温度加载时间对冻胀的影响 |
| 4.3.1 温度变化分析 |
| 4.3.2 围岩及衬砌变形分析 |
| 4.3.3 围岩及衬砌应力分析 |
| 4.3.4 孔压及渗流分析 |
| 4.4 温度极值对冻胀的影响 |
| 4.4.1 温度变化分析 |
| 4.4.2 围岩及衬砌变形分析 |
| 4.4.3 围岩及衬砌应力分析 |
| 4.4.4 孔压及渗流分析 |
| 4.5 围岩弹模对冻胀的影响 |
| 4.5.1 围岩及衬砌变形分析 |
| 4.5.2 围岩及衬砌应力分析 |
| 4.6 孔隙比对冻胀的影响 |
| 4.6.1 围岩及衬砌变形分析 |
| 4.6.2 围岩及衬砌应力分析 |
| 4.6.3 孔压及渗流分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 寒区隧道冻胀灾害防治研究 |
| 5.1 冻害成因与防治技术 |
| 5.2 寒区隧道排水措施研究 |
| 5.2.1 建平隧道排水设计 |
| 5.2.2 深埋中心水沟防冻效果研究 |
| 5.3 寒区隧道保温层施作参数研究 |
| 5.3.1 隧道纵向保温长度研究 |
| 5.3.2 隧道环向保温厚度计算 |
| 5.3.3 隧道环形保温板施作方式 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）寒区水工隧洞水热力耦合数值分析及衬砌结构稳定研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4 论文特色及创新点 |
| 第二章 寒区引水隧洞围岩水热力耦合数值模拟分析 |
| 2.1 工程背景 |
| 2.2 寒区隧洞温度监测 |
| 2.3 寒区低温岩体水热力耦合数学模型 |
| 2.4 寒区引水隧洞数值分析计算模型及边界条件 |
| 2.5 寒区引水隧洞数值计算结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 寒区引水隧洞围岩冻胀特性分析 |
| 3.1 寒区隧洞冻胀理论模型 |
| 3.2 寒区引水隧洞围岩冻胀力弹性力学解析解 |
| 3.3 基于水-冰相变的围岩冻胀特性数值分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 寒区引水隧洞衬砌冻胀结构稳定分析 |
| 4.1 寒区引水隧洞衬砌物理场数值模拟案例分析 |
| 4.2 不同条件下寒区引水隧洞衬砌物理场变化分析 |
| 4.3 寒区引水隧洞冻害防治措施 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表 |
（3）富水砂砾露天矿边坡稳定性分析方法与处治技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 边坡稳定性分析方法研究现状 |
| 1.2.2 矿山防排水技术研究现状 |
| 1.2.3 土压力研究现状 |
| 1.2.4 目前研究存在的问题 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 工程概况 |
| 2.1 矿山地理位置 |
| 2.2 工程地质概况 |
| 2.3 水文地质概况 |
| 2.3.1 地表水系 |
| 2.3.2 地下水概况 |
| 2.3.3 水文试验 |
| 2.4 扩帮开采面临的问题 |
| 3 露天矿边坡稳定性双安全系数评价方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 岩土体强度准则 |
| 3.2.1 Mohr-Coulomb强度准则 |
| 3.2.2 Hoek-Brown强度准则 |
| 3.3 非等比折减方案的确定 |
| 3.3.1 折减参数的选取和折减系数的定义 |
| 3.3.2 非等比折减系数间关系的建立 |
| 3.4 基于滑面应力状态的边坡双安全系数求解方法研究 |
| 3.4.1 安全系数定义探讨 |
| 3.4.2 滑面单元体应力状态分析 |
| 3.4.3 双安全系数求解 |
| 3.4.4 算例验证 |
| 3.5 基于高斯滤波技术的边坡滑面双路径搜索方法研究 |
| 3.5.1 折减方案对边坡滑面的影响 |
| 3.5.2 基于高斯滤波技术的滑面搜索法 |
| 3.5.3 边坡滑面敏感性分析 |
| 3.6 腾龙露天矿边坡稳定性评价 |
| 3.6.1 计算模型 |
| 3.6.2 边坡稳定性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 考虑露天矿边坡平台宽度的有限土体土压力分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滑动土体几何特性分析 |
| 4.3 考虑平台宽度的有限土体被动土压力 |
| 4.3.1 滑体受力分析 |
| 4.3.2 被动土压力解析解 |
| 4.3.3 与半无限体被动土压力对比 |
| 4.4 有限土体主动土压力计算 |
| 4.4.1 微元体受力分析 |
| 4.4.2 主动土压力解析解 |
| 4.4.3 与半无限体主动土压力对比 |
| 4.5 有限土体土压力公式适用条件分析 |
| 4.5.1 被动区有限土体适用条件 |
| 4.5.2 主动区有限土体适用条件 |
| 4.6 有限土体土压力影响因素分析 |
| 4.6.1 被动土压力影响因素分析 |
| 4.6.2 主动土压力影响因素分析 |
| 4.7 腾龙露天矿止水固坡结构土压力分析 |
| 4.7.1 计算模型与参数 |
| 4.7.2 计算结果分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 考虑有限土体效应的复杂工况下地下连续墙稳定性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 复杂工况条件下墙体稳定性理论分析 |
| 5.2.1 冻胀作用原理和冻胀力分类 |
| 5.2.2 考虑地震作用的有限土体被动土压力 |
| 5.2.3 复杂工况下地下连续墙稳定性计算模型 |
| 5.3 考虑有限土体效应的复杂工况下地下连续墙安全系数解析解 |
| 5.3.1 抗滑移安全系数 |
| 5.3.2 抗倾倒安全系数 |
| 5.3.3 抗踢脚安全系数 |
| 5.4 地下连续墙稳定性影响因素分析 |
| 5.4.1 土体参数对墙体稳定性的影响 |
| 5.4.2 有限土体尺寸参数对墙体稳定性的影响 |
| 5.4.3 地下连续墙参数对墙体稳定性的影响 |
| 5.4.4 地下水对墙体稳定性的影响 |
| 5.4.5 地震作用对墙体稳定性的影响 |
| 5.4.6 冻胀作用对墙体稳定性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 富水砂卵石地层露天矿止水固坡技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 止水前腾龙露天矿边坡失稳机理分析 |
| 6.2.1 计算模型 |
| 6.2.2 结果分析 |
| 6.3 腾龙露天矿止水固坡技术方案研究 |
| 6.3.1 边坡总体设计 |
| 6.3.2 地表防排水设计 |
| 6.3.3 止水固坡方案选取 |
| 6.4 单一结构地下连续墙止水固坡方案 |
| 6.4.1 地下连续墙结构参数敏感性分析 |
| 6.4.2 地下连续墙施工参数优化设计 |
| 6.4.3 不同地下连续墙方案比较分析 |
| 6.5 地下连续墙止水固坡效果验证 |
| 6.5.1 地下连续墙稳定性验证 |
| 6.5.2 地下连续墙受力验证 |
| 6.5.3 边坡稳定性验证 |
| 6.5.4 止水效果验证 |
| 6.6 地下连续墙施工难点与工艺研究 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 越冬期地下连续墙受力变形特性与冻胀损伤机理研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 地下连续墙冻胀数值模型的建立 |
| 7.2.1 水-热-力耦合计算方程 |
| 7.2.2 三维数值模型建立 |
| 7.2.3 边界条件及参数选取 |
| 7.2.4 矿坑开挖过程模拟 |
| 7.3 冻胀作用下露天矿边坡和墙体变形受力特性分析 |
| 7.3.1 无冻胀工况边坡和地下连续墙受力变形特性 |
| 7.3.2 不同冻胀工况下边坡和地下连续墙受力变形特性 |
| 7.3.3 温度和冻胀时间对地下连续墙和坡体的影响 |
| 7.4 冻胀作用下地下连续墙冻胀损伤特性研究 |
| 7.4.1 不同冻结工况下墙体损伤特性 |
| 7.4.2 不同温度条件下墙体损伤特性 |
| 7.4.3 不同冻结时间下墙体损伤特性 |
| 7.5 地下连续墙变形现场监测 |
| 7.5.1 监测点位置 |
| 7.5.2 监测结果分析 |
| 7.5.3 数值分析结果对比验证 |
| 7.6 地下连续墙冻融循化疲劳寿命研究 |
| 7.6.1 混凝土疲劳特性 |
| 7.6.2 混凝土疲劳寿命经验公式 |
| 7.6.3 腾龙铁矿地下连续墙冻融循环疲劳寿命预测 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 研究结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）高寒边坡岩体采动响应与多场耦合时效致灾过程研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 高海拔寒区岩体室内岩石力学试验研究现状 |
| 2.1.1 静态试验研究 |
| 2.1.2 动态试验研究 |
| 2.2 边坡物理相似模型试验研究现状 |
| 2.3 高海拔寒区岩体结构数值模拟研究现状 |
| 2.4 高海拔寒区岩质边坡变形破坏原位监测研究现状 |
| 2.4.1 声发射(AE)监测 |
| 2.4.2 遥感监测技术 |
| 2.4.3 其他原位监测试验 |
| 2.5 高海拔寒区岩质边坡失稳机理研究现状 |
| 2.5.1 结构面劣化机理 |
| 2.5.2 岩体结构变异机理 |
| 2.5.3 稳定性评价方法 |
| 2.6 问题的提出 |
| 2.7 研究内容及技术路线 |
| 2.7.1 主要研究内容 |
| 2.7.2 主要研究方法 |
| 2.7.3 技术路线 |
| 3 备战铁矿工程地质概况与岩体赋存特征 |
| 3.1 工程背景 |
| 3.1.1 工程概况 |
| 3.1.2 区域地质 |
| 3.2 矿区及矿床地质特征 |
| 3.2.1 矿区地层 |
| 3.2.2 矿区构造 |
| 3.2.3 水文地质 |
| 3.3 岩石力学参数 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 冻融循环条件下凝灰岩静态力学特性研究 |
| 4.1 不同应力路径下的单轴压缩试验 |
| 4.1.1 试验方法 |
| 4.1.2 岩石的冻融损伤特性 |
| 4.1.3 单轴压缩岩石力学特性 |
| 4.1.4 凝灰岩声发射特性 |
| 4.1.5 凝灰岩的损伤本构关系 |
| 4.2 常规三轴加载试验 |
| 4.2.1 试验方案 |
| 4.2.2 应力应变规律分析 |
| 4.2.3 岩石变形规律分析 |
| 4.2.4 岩石破裂特征分析 |
| 4.3 轴向应力恒定的匀速卸围压试验 |
| 4.3.1 试验方案 |
| 4.3.2 轴向压力恒定的匀速卸载围压试验 |
| 4.3.3 卸荷路径下的岩石破裂特征分析 |
| 4.4 多级循环荷载试验 |
| 4.4.1 试验方案 |
| 4.4.2 应力应变响应机制分析 |
| 4.4.3 变形及破坏特征分析 |
| 4.5 不同应力路径下破坏规律及机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 频繁冲击荷载下冻融凝灰岩动态力学特性研究 |
| 5.1 试验材料和方法 |
| 5.1.1 试样制备 |
| 5.1.2 试验仪器与方法 |
| 5.2 力学特性结果分析 |
| 5.2.1 动态应力-应变曲线特征 |
| 5.2.2 峰值应力特征 |
| 5.2.3 峰值应变特征 |
| 5.2.4 动态弹性模量特征 |
| 5.3 变形与破坏特征分析 |
| 5.3.1 平均应变率特征 |
| 5.3.2 频繁冲击后的破坏模式 |
| 5.4 冻融循环与冲击荷载作用下的损伤分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 挂帮矿边坡在露天爆破振动下的响应研究 |
| 6.1 高寒边坡爆破振动波实测 |
| 6.1.1 工程概况 |
| 6.1.2 爆破测振 |
| 6.2 边坡爆破振动稳定性数值模拟 |
| 6.2.1 建立模型 |
| 6.2.2 结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 岩体冻融损伤劣化模型 |
| 7.1 挂帮矿边坡结构面智能识别 |
| 7.1.1 获取点云数据 |
| 7.1.2 岩体结构面智能识别 |
| 7.1.3 获取结构面信息 |
| 7.1.4 结构面信息统计 |
| 7.2 考虑冻融劣化的霍克-布朗修正模型 |
| 7.2.1 霍克-布朗准则方程 |
| 7.2.2 适用于高寒岩体的霍克-布朗强度准则 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 高寒边坡多场耦合时效致灾演化过程数值模拟研究 |
| 8.1 岩体温度-渗流-应力耦合方程的建立 |
| 8.1.1 温度场控制方程 |
| 8.1.2 渗流场控制方程 |
| 8.1.3 应力场控制方程 |
| 8.1.4 考虑相变问题 |
| 8.2 备战铁矿边坡稳定性分析 |
| 8.2.1 建立多场耦合数值模型 |
| 8.2.2 多场耦合作用下挂帮矿开采的结果与分析 |
| 8.2.3 冻融循环对挂帮矿边坡的影响分析 |
| 8.3 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）基于冻土与水泥砂浆界面剪切的锚杆荷载传递特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 冻土混凝土接触面力学特性研究现状 |
| 1.3.2 锚杆荷载传递机理研究现状 |
| 1.3.3 冻土热力耦合模型研究现状 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 冻土与水泥砂浆接触面剪切试验研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 冻土水泥砂浆接触面剪切试验 |
| 2.2.1 试验目的 |
| 2.2.2 试验设备与试验用土 |
| 2.2.3 试验材料制备 |
| 2.2.4 试验设计与步骤 |
| 2.3 剪切界面表观特征 |
| 2.4 接触面剪切应力位移特征 |
| 2.5 接触面抗剪强度分析 |
| 2.5.1 法向应力对接触面抗剪强度的影响 |
| 2.5.2 含水率对接触面抗剪强度的影响 |
| 2.5.3 温度对接触面抗剪强度指标的影响 |
| 2.5.4 强度参数的多因素回归 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于双曲线模型的冻土中锚杆荷载传递机理研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 锚杆抗拔承载机理 |
| 3.3 冻土锚杆荷载传递非线性微分方程 |
| 3.3.1 锚杆荷载传递基本方程 |
| 3.3.2 考虑温度与含水率的剪应力位移关系模型的建立 |
| 3.4 冻土中锚杆受力变形计算方法 |
| 3.5 影响因素分析 |
| 3.5.1 不同温度对锚杆受力特性的影响 |
| 3.5.2 不同含水率对锚杆受力特性的影响 |
| 3.5.3 锚固长度对锚杆受力特性的影响 |
| 3.5.4 锚杆直径对锚杆抗拔承载力的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 季节冻融作用下多年冻土中锚杆拉拔热力耦合分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 ABAQUS数值分析方法简介 |
| 4.3 锚杆-冻土体系温度场分析 |
| 4.3.1 冻土热传导计算理论基础 |
| 4.3.2 考虑相变的温度场 |
| 4.3.3 锚杆-冻土体系温度场计算模型 |
| 4.3.4 温度场计算结果分析 |
| 4.4 锚杆拉拔热力耦合计算 |
| 4.4.1 热力耦合计算原理 |
| 4.4.2 锚杆拉拔热力耦合计算模型 |
| 4.4.3 数值模型与理论方法对比验证 |
| 4.5 锚杆-冻土体系受力变形响应分析 |
| 4.5.1 活动层冻结时受力变形分析 |
| 4.5.2 气温最高时受力变形分析 |
| 4.5.3 活动层融化时受力变形分析 |
| 4.5.4 气温最低时受力变形分析 |
| 4.5.5 季节冻融不同时期的抗拔承载性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（6）水力耦合作用下饱和梯度冻融土变形—裂缝演化规律试验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2 饱和梯度冻融土实验方法 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 试样制备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.4 实验设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 饱和土有压冻融特性 |
| 3.1 温度标定 |
| 3.2 冻结锋面 |
| 3.3 体积变形 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水-力耦合作用下梯度非均质力学行为研究 |
| 4.1 表面变形 |
| 4.2 表面变形与温度梯度及水压间相互关系 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 CT图像处理方法与结果分析 |
| 5.1 CT扫描 |
| 5.2 CT图像处理方法 |
| 5.3 裂缝分布特征 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）寒区翼墙式隧道洞口段冻胀变形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 寒区隧道温度场研究 |
| 1.2.2 冻胀力研究 |
| 1.2.3 寒区隧道洞口段稳定性研究 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线图 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 冻土物理性质理论 |
| 2.1 冻胀机理及冻胀类型 |
| 2.1.1 冻胀机理 |
| 2.1.2 冻胀类型 |
| 2.2 冻胀力影响因素 |
| 2.3 冻土水-热-力耦合理论 |
| 2.3.1 水热力耦合机理及方法 |
| 2.3.2 温度场基本方程 |
| 2.3.3 水分场基本方程 |
| 2.3.4 应力及变形基本方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 隧道洞口段冻胀特性试验研究 |
| 3.1 土样性质试验 |
| 3.2 模型尺寸及参数的确定 |
| 3.2.1 相似比设定 |
| 3.2.2 模型设计 |
| 3.3 模型试验步骤 |
| 3.3.1 模型简介 |
| 3.3.2 测点布置 |
| 3.3.3 试验方案实施 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 温度分布规律 |
| 3.4.2 洞门墙压力分布 |
| 3.4.3 冻融循环对冻胀力的影响 |
| 3.4.4 位移数据分析 |
| 3.4.5 隧道衬砌应变数据分析 |
| 3.5 小结 |
| 4 水热力耦合数值模拟研究 |
| 4.1 水热耦合基本方程 |
| 4.1.1 温度场控制方程 |
| 4.1.2 水分场控制方程 |
| 4.1.3 相变处理方程 |
| 4.2 应力场计算 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 寒区隧道数值模拟及分析 |
| 5.1 模型建立及边界条件设置 |
| 5.1.1 模型建立 |
| 5.1.2 边界条件的设置 |
| 5.2 温度场结果分析 |
| 5.3 水分场结果分析 |
| 5.3.1 隧道围岩水分场分布 |
| 5.3.2 洞门墙背后水分场分布 |
| 5.4 应力及变形分析 |
| 5.4.1 隧道衬砌冻胀力及变形分析 |
| 5.4.2 冻胀变形分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 寒区隧道国内外研究概况 |
| 1.2.2 寒区隧道数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 寒区隧道模型试验研究现状 |
| 1.2.4 研究存在的问题 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 本文研究概述 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法和技术路线 |
| 2 寒区隧道洞口边仰坡相关理论 |
| 2.1 寒区隧道的分类和冻害 |
| 2.1.1 寒区隧道的分类 |
| 2.1.2 寒区隧道的冻害 |
| 2.2 寒区隧道洞口边仰坡失稳影响因素 |
| 2.3 寒区隧道洞口边仰坡破坏机理 |
| 2.3.1 破坏模式 |
| 2.3.2 破坏机理 |
| 2.4 温度场理论 |
| 2.4.1 热传递的方式 |
| 2.4.2 热量传递的基本规律 |
| 2.4.3 土体微元体的导热 |
| 2.4.4 水冰相变 |
| 2.4.5 热力学三类边界条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 冻土地区隧道室内模型实验 |
| 3.1 试验目的和试验任务 |
| 3.2 试验土样的土力学基本试验 |
| 3.2.1 土样密度及含水率试验 |
| 3.2.2 土样的击实试验 |
| 3.2.3 土样液塑限试验和直剪试验 |
| 3.3 室内相似模型试验设计 |
| 3.3.1 相似理论 |
| 3.3.2 相似比及相似材料的确定 |
| 3.3.3 模型试验测试内容及测点布置 |
| 3.3.4 试验过程 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 温度场结果分析 |
| 3.4.2 洞门处冻胀力分析 |
| 3.4.3 边仰坡变形分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 冻土地区铁路隧道ANSYS数值模拟分析 |
| 4.1 ANSYS有限元分析方法 |
| 4.1.1 方法介绍 |
| 4.1.2 耦合分析 |
| 4.1.3 设置模型的边界条件 |
| 4.1.4 建立实体模型 |
| 4.2 不同含水率下的计算结果 |
| 4.3 不同坡角下的计算结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
（9）冰缘地区岩质斜坡冻融侵蚀时空分异特征与产屑率研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 冰缘地区冻融侵蚀时空分布规律 |
| 1.1 冻融侵蚀下界海拔的确定 |
| 1.2 冻融侵蚀影响因素分析 |
| 1.2.1 环境气候条件 |
| 1.2.1. 1 气温 |
| 1.2.1. 2 降水量 |
| 1.2.2 地质条件 |
| 1.2.2. 1 岩体结构类型 |
| 1.2.2. 2 坡向 |
| 1.2.2. 3 坡度与地震烈度 |
| 1.3 冻融侵蚀强度评价模型 |
| 1.3.1 评价指标权重值的确定 |
| 1.3.2 评价模型的建立 |
| 2 岩体产屑过程与速率计算方法 |
| 2.1 边坡岩体产屑过程 |
| 2.2 产屑率计算方法 |
| 2.3 数据处理流程 |
| 3 斜坡岩体冻融侵蚀产屑率研究 |
| 3.1 岩石冻融系数分析 |
| 3.2 不同岩性斜坡冻融侵蚀强度和产屑率 |
| 3.3 分析与讨论 |
| 4 结论 |
（10）负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 岩石动态特性及其试验技术研究现状 |
| 1.2.2 弱胶结岩石研究进展 |
| 1.2.3 水-岩相互作用研究概况 |
| 1.2.4 围压作用下岩石动力学性质研究现状 |
| 1.2.5 岩石力学性质的温度效应研究进展 |
| 1.2.6 尚待研究的领域 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法及技术路线 |
| 2 弱胶结岩石物理及其准静态力学性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩石的基本物理性质及试样制备 |
| 2.2.1 岩石矿物成分及细观结构 |
| 2.2.2 负温下岩石纵波波速变化 |
| 2.2.3 试样制备 |
| 2.3 准静态荷载下冻结弱胶结岩石的压缩力学特征参数演化规律 |
| 2.3.1 试验原理 |
| 2.3.2 常温下干燥和饱水岩样的准静态压缩力学特性 |
| 2.3.3 负温下干燥和饱水岩样的准静态压缩力学特性 |
| 2.3.4 岩石压缩力学特征参数随温度变化规律 |
| 2.4 准静态荷载下弱胶结岩石劈裂拉伸力学特性 |
| 2.4.1 试验原理 |
| 2.4.2 常温下干燥和饱水岩样的准静态拉伸力学特性 |
| 2.4.3 负温下干燥和饱水岩样的准静态拉伸力学特性 |
| 2.4.4 岩石拉伸力学特征参数的温度效应 |
| 2.5 破坏模式分析 |
| 2.5.1 岩石试样的单轴压缩破坏形态 |
| 2.5.2 岩石试样的劈裂拉伸破坏形态 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 不同冲击速率下干燥和饱水弱胶结红砂岩的动态力学特性试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动态力学试验系统及试验原理 |
| 3.2.1 试验设备 |
| 3.2.2 试验原理 |
| 3.3 干燥和饱水岩石的动态压缩试验 |
| 3.3.1 应变率及加载率确定 |
| 3.3.2 动态应力应变曲线 |
| 3.3.3 岩石动态特性随应变率的变化关系 |
| 3.3.4 含水状态对岩石动态力学性质的影响 |
| 3.3.5 约束状态对岩石动态强度的影响 |
| 3.3.6 动态强度增强因子 |
| 3.3.7 动态破坏过程分析 |
| 3.4 含水状态对岩石动态拉伸特性力学性质的影响 |
| 3.4.1 基于巴西圆盘实验的动态拉伸强度测试原理 |
| 3.4.2 弱胶结岩石的动态拉伸特征参数 |
| 3.4.3 动态强度增强因子 |
| 3.4.4 动态破坏过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高应变率下冻结饱水弱胶结红砂岩的动态力学特性试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试样准备及试验设备介绍 |
| 4.3 负温下饱水试样动态压缩试验研究 |
| 4.3.1 动态单轴压缩试验结果 |
| 4.3.2 动态单轴压缩强度的应变率及温度效应 |
| 4.3.3 动态单轴压缩弹性模量的应变率及温度效应 |
| 4.3.4 高应变率下冻结试样的破裂过程 |
| 4.4 基于巴西劈裂试验的岩石动态拉伸特性负温效应试验研究 |
| 4.4.1 动态拉伸试验结果 |
| 4.4.2 动态拉伸强度的加载率及温度效应 |
| 4.4.3 动态破坏过程 |
| 4.5 侧向约束下冻结饱水弱胶结岩石的动态力学特性研究 |
| 4.5.1 侧向约束下动态压缩试验结果 |
| 4.5.2 侧向约束下岩石动态压缩强度的应变率及温度效应 |
| 4.5.3 侧向约束对的动态压缩特性的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 负温环境下岩石动态破坏过程能量耗散规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于SHPB的能量计算原理 |
| 5.3 压缩能量时程曲线特征 |
| 5.4 高应变率下干燥和饱水岩石能量分布 |
| 5.5 负温下岩石动态加载过程中的能量分布规律 |
| 5.5.1 动态压缩能量分布的应变率效应 |
| 5.5.2 动态压缩能量分布的温度效应 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 负温下弱胶结红砂岩宏细观破坏特征及作用机理探讨 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 单轴及侧向约束下的试样动态压缩宏观破坏特征 |
| 6.2.1 常温下干燥和饱水试样破坏特征 |
| 6.2.2 负温下饱水岩石破坏形态 |
| 6.3 动态拉伸宏观破坏形态分析 |
| 6.3.1 试样破坏形态与应力时程曲线关系 |
| 6.3.2 常温下干燥和饱水岩石动态拉伸破坏形态 |
| 6.3.3 负温作用下饱水岩石动态拉伸破坏形态 |
| 6.4 水热岩耦合作用机理分析 |
| 6.4.1 常温下水岩作用机理分析 |
| 6.4.2 负温对岩石作用机理分析 |
| 6.5 基于SEM图像的弱胶结红砂岩断口细观特征分析 |
| 6.5.1 常温下干燥和饱水岩石断口形貌特征 |
| 6.5.2 负温梯度对岩石断口形貌的作用规律 |
| 6.5.3 典型破坏形貌分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、软岩冻融损伤的水-热-力耦合研究初探（论文参考文献）
- [1]寒区隧道冻胀水热力耦合分析及控制措施研究[D]. 张巨康. 北京交通大学, 2021
- [2]寒区水工隧洞水热力耦合数值分析及衬砌结构稳定研究[D]. 彭小丽. 石河子大学, 2021
- [3]富水砂砾露天矿边坡稳定性分析方法与处治技术研究[D]. 韩龙强. 北京科技大学, 2021(08)
- [4]高寒边坡岩体采动响应与多场耦合时效致灾过程研究[D]. 肖永刚. 北京科技大学, 2021(08)
- [5]基于冻土与水泥砂浆界面剪切的锚杆荷载传递特性研究[D]. 雷肃. 宁夏大学, 2021
- [6]水力耦合作用下饱和梯度冻融土变形—裂缝演化规律试验研究[D]. 吕志远. 中国矿业大学, 2020(03)
- [7]寒区翼墙式隧道洞口段冻胀变形研究[D]. 郭一兴. 兰州交通大学, 2020(01)
- [8]冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究[D]. 李继昀. 兰州交通大学, 2020(01)
- [9]冰缘地区岩质斜坡冻融侵蚀时空分异特征与产屑率研究[J]. 罗路广,裴向军,黄润秋,裴钻. 工程地质学报, 2020(06)
- [10]负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究[D]. 方士正. 中国矿业大学(北京), 2020(01)