在寒冷地区的岩石道的THM模型和数值模拟
Naifei Liu1,2,3, Shihao Liang4, Shuangjie Wang5
1CCCC First Highway Consultants CO., LTD., State Key Laboratory of Road Engineering Safety and Health in Cold and High-Altitude Regions, Xi'an, 710075, China. liunaifei1985@126.com.
Scientific reports
|February 11, 2024
概括
这项研究模拟了冷区道的结损伤,考虑了热水力机械 (THM) 相互作用. 结果显示,绝缘层显著增加了内张力应力,可能导致故障.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 寒冷地区工程 寒冷地区工程
- 岩石机械学 岩石机械学
背景情况:
- 冷区道中的结损伤是由冰水相变和复杂的热水力学 (THM) 相互作用驱动的.
- 寒冷地区的破碎岩石质量表现出异型变形,水迁移和传热特性.
研究的目的:
- 建立一个THM合模型,用于冷区道中的破碎岩石质量.
- 模拟道建设和运营流程,并根据测量数据验证模型.
- 为了研究绝缘层对道面应力的影响.
主要方法:
- 开发了一种 THM 合模型,整合了漏力学,传热理论,损伤力学和等效连续理论.
- 将破碎岩石质量的异构性质纳入模型.
- 模拟道建设和运营阶段,将结果与现场测量和现有文献进行比较.
主要成果:
- 该模型准确地反映了周围岩石的异构行为,具有不对称的变形和应力模式.
- 与之前的研究相比,模拟结果与测量值更接近.
- 绝缘层显著增加了4.5倍的道层的最大张力应力.
结论:
- 开发的THM模型有效地捕捉了寒冷地区道中复杂的结损伤机制.
- 断裂岩石质量的异型特性对于准确模拟道行为至关重要.
- 绝缘层虽然对隔热有潜在的好处,但由于增加的张力应力,造成层故障的风险很大.


